RGB色彩模型在气动微混合芯片中的应用

研究提出一种基于气动薄膜的微混合器及基于数字图像的混合效率量化分析方法。给出了利用RGB(Red,Green,Blue)色彩模型、灰度转换模型和方差数学模型对微混合腔内不同试剂的混合程度量化分析方法,并利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料和软刻蚀方法对微混合芯片进行封装。采用实验研究方式使微混合腔内两种不同颜色试剂充分混合,利用混合程度量化分析方法对微混合腔内混合效率进行量化分析,并与自然对流混合效率进行对比。与传统计算混合效率的方法相比,基于RGB色彩模型的混合效率量化方法更简单、直观、有效和方便。

叠氮化银起爆药连续化合成芯片的设计与应用研究

针对叠氮化银(AgN3,简写为SA)起爆药合成过程对于反应溶液快速混合的要求,设计制作了连续反向旋T形微混合芯片,并采用Ansys Fluent仿真模拟软件对芯片结构及反应物流速等因素对混合效率的影响规律进行了研究,优化获得了高效微混合芯片结构。使用该芯片进行了纳米SA起爆药的连续化合成,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热(DSC)研究了SA起爆药的形貌、成分结构与热性能。结果表明:当微混合芯片的通道尺寸为1 mm,对撞角度180°,反应物流速4 mL·min^(-1)以上时,可获得接近100%的混合效率。通过调节反应物流速、浓度和添加表面活性剂,可有效调控产物粒径及其分布,且反应产物主要成分为正交晶系的AgN3晶体。相较常规方法,使用微流控方法制备的SA起爆药放热峰温度由365.2℃提前到358.2℃(降低7℃),且放热量由851.6 kJ·kg^(-1)升高到976.7 kJ·kg^(-1)(升高14.7%),表明微流控方法制备的SA起爆药具有更高的反应活性和能量。