疏水网覆盖的开放微管道中的液体输运.docx

第21卷第8期2013年8月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.21No.8Aug.2013

文章编号1004-924X(2013)08-1988-07

疏水网覆盖的开放微管道中的液体输运

马增帅，叶雄英*,商院芳，杜敏

(清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京100084)

摘要：考虑完全开放的微管道中液体输运不稳定，不利于生物气溶胶采样和监测的自动化集成，本文提出了用覆盖有疏水网的开放微管道来实现液体的可靠输运。通过理论分析得到了该微管道液体输运特性的估计公式，并用水作为试验介质对其输运特性进行了实验分析。分析实验显示，开放微管道中液体输运的稳定性依赖于栅网特性、液体性质和流动速度、管道尺寸和表面特性。栅网表面疏水性越好，孔径越小，微管道中液体的最大许可压强就越大，液体输运就会越稳定。对于孔径50μm、表面涂覆有Teflon的栅网，最大许可压强可达2000Pa。管道中的最大许可流速取决于管道尺寸和最大许可压强；对于较浅、较长的管道，最大许可流速较小。当液体流过干的疏水管道时，液体的表面张力会阻碍流动，管道截面尺寸越小，表面张力的阻碍效果越明显。

关键词：微流体；开放微管道；液体输运；疏水网；表面张力

中图分类号：TH703;X835文献标识码：Adoi:10.3788/OPE1988

Fluidictransportationof

openmicrochannelswithhydrophobicmesh

MAZeng-shuai,YEXiong-ying*,SHANGYuan-fang,DUMin

(StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasurementTechnologyandInstruments,

DepartmentofPrecisionInstruments,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)

*Correspondingauthor,E-mail:xyye@

Abstract:Becauseunstabletransportationofthefluidinanopenmicrochannelrestrainstheintegrationofsamplinganddetectionforbioaerosols,thispaperproposesanopenmicrochannelcoveredwithahydrophobicmeshtotransportwaterinstability.Onthebasisoftheoreticalcalculation,itgivesaes-timationformulaoffluidtransportationcharacteristicsfortheopenmicrochannelandanalyzesexperi-mentallythefluidtransportationcharacteristicsbytakingthewaterastransportedmedia.Theresultsinanalysisandexperimentsdemonstratethatthestabilityisdependentonthemeshpropertiesandflowvelocity,andissensitivetothegeometricparametersandthesurfacepropertiesofthemicrochan-nel.Themorehydrophobicthemeshisandthesmallerthemeshholesare,thehigherthemaximumallowablepressureinthemicrochannelisandthusthewatertransportation