基于压电驱动的数字化微喷射技术的研究

介绍了一种基于压电驱动的数字化微喷射技术。利用逆压电效应,对压电驱动器施加周期性电场,使与之固连的微管道固壁产生周期性运动,固壁边界层内的流体随管壁一起运动,并通过粘性力将运动传递,带动微管内部流体一起运动,实现了微流体的驱动。以粘性不可压缩流体运动的纳维-斯托克斯方程为基础,得到了压电驱动微管道内流体的运动控制方程及其解;在此基础上分析了形成微喷射的原理。对微喷射进行了实验研究,喷出的液体量微小、可控,且适用不同流体的喷射。

异质材料的建模与数字化微滴喷射技术研究

针对异质材料零件内部的多种材料无序分布且难以表达的问题,提出了一种基于多色距离场的异质材料模型建模方法.利用三维切片软件将该方法所建的异质材料模型进行切片分层得到二维切片数据,依据二维切片数据生成微滴喷射的驱动信号,在此基础上运用数字化微滴喷射技术对异质材料模型进行成型加工,测试结果表明了该建模方法的可行性.

数字化微混合反应器的研究

设计了一种数字化微混合反应器,对不同流体通过数字化微喷射生成微液滴,利用液滴间的碰撞和聚合实现试样与试剂间的微混合与反应。该微混合反应器由玻璃微流体器件拉制仪拉制的微管道进行粘接组合而成,内部无可动件,无需复杂的微加工技术,结构简单,制造成本低。进行了氢氧化钠溶液和酚酞溶液的混合反应实验,实验证明该混合反应器可以用于微混合反应。

激光微熔覆沉积工艺中TC4粉末精确喷射技术研究

在目前的激光熔覆沉积制造工艺中,送粉技术主要是利用气体大量送粉,粉末输送精度不高,导致熔覆过程中粉末的利用率低且制造精度不高。利用微流体数字化喷射技术来实现粉末的精确喷射,并利用搭建的激光微熔覆成形制造系统,研究了钛合金粉末单喷管和双喷管精确喷射时参数对喷射精度的影响,并进行了对比。利用单喷管送粉进行了单道熔覆实验,分析了激光功率、扫描速度、送粉率等工艺参数对成形工艺的影响。

单细胞微胶囊的制备与表征

基于微流体数字化微喷射技术进行了单细胞微胶囊制备实验,探究了单细胞微胶囊的制备条件和粒径变化规律。结果显示,当微喷嘴的内径及液体的脉冲流动步长小于2倍的细胞最小粒径时,可实现单细胞微胶囊的制备。单细胞微胶囊的平均粒径随着微喷嘴内径的增大而线性增大,可通过改变微喷嘴内径调节单细胞微胶囊的粒径大小。以200μm微喷嘴制备猪卵单细胞微胶囊,平均粒径203.5μm,标准偏差5.86μm,粒径均匀。数字化微喷射技术可用于生化分析、生物工程领域单细胞微胶囊的制备。

数字化微喷技术制备阿莫西林-PLGA微囊

以聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为囊材,应用数字化微喷射技术,采用内径40 m的喷头制备了阿莫西林-PLGA微囊。用正交试验优化得到的工艺为:PLGA溶液浓度为3%、微喷系统驱动电压80 V、喷射频率10 kHz和搅拌转速750 r/min。所得制品的平均粒径为(60.25±1.08)m,包封率和载药量为62.4%和2.1%,在体外30 d的累积释放率为85.4%。