导读:本文包含了微流体论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:流体,微光,芯片,技术,表面波,微结构,溶胶。
微流体论文文献综述
顾鑫,黄伟,杨立梅,李丰[1]（2019）在《微流体衍射相位显微成像及其在寄生虫测量中的应用》一文中研究指出本文提出了一种将衍射相位显微技术与微流体芯片相结合的方法对水源性寄生虫进行定量测量。结合干涉技术与光学显微镜搭建了衍射相位显微成像系统,实现对寄生虫的高灵敏度实时测量。基于光刻工艺,设计和制作了U型捕获结构双层微流体芯片,实现高通量的单个寄生虫捕获。将与聚二甲基硅氧烷(PDMS)折射率相同的聚蔗糖水溶液通入微腔,消除U型捕获结构边缘衍射在相位成像时产生的显着干扰噪声。利用不同直径的标准聚苯乙烯微球验证了该系统的准确性,最大相位值误差不超过3%。采用上述系统测量了100个贾第鞭毛虫包囊和100个隐孢子虫卵囊,然后从干涉图中重构出两虫的相位图。通过对定量相位图的分析得出两虫的形态学参数与定量的光体积差分布,定量的数据为了解其生理特性提供了依据。微流体衍射相位显微成像系统结构简单,稳定性好,测量精度高,在对单个微生物进行实时监测和无标记定量研究方面具有巨大的潜力。(本文来源于《光电工程》期刊2019年12期）
黄斌冰,谢琰,赵振杰,李欣[2]（2019）在《基于微流体的ZnO纳米线的合成》一文中研究指出微流控芯片在纳米材料的合成方面具有突出的优势,在芯片中通过微流体的操控制备ZnO纳米线,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)对制备得到的ZnO纳米线的表面形貌、晶体结构及成分进行表征。实验结果表明,在具有微腔室结构的微通道中可以构建浓度梯度,从而在单一通道中制备得到形貌及尺寸不同的致密ZnO纳米线,成为高效探索纳米材料合成条件的便捷手段。分别以玻璃片、ZnO种子层和ZnO纳米线为载体,对异硫氰酸荧光素标记的羊抗牛IgG抗体进行荧光检测,发现ZnO纳米线可显着增强荧光信号。(本文来源于《微纳电子技术》期刊2019年10期）
董帅,耿朋飞,纪祥勇,李春曦[3]（2019）在《声场驱动气泡增强微流体混合的数值模拟》一文中研究指出微流体研究中,由于雷诺数较低,流体呈层流流动,流体混合主要依靠分子扩散,混合时间长,效率低,故流体混合成为亟待解决的问题。声场激振气泡可以有效促进流体混合,已经引起了广泛关注。本文模拟研究了声场作用下气泡振动对流体混合的影响,探索了微尺度流体在声场激振下的流动特性,分析了微通道高度、入口速度、气泡间距及布置方式对流体混合的影响。结果发现,微通道高度较低时,气泡振动可以更好地促进流体混合;入口速度较小时,流体在气泡附近滞留时间较长,混合较为均匀;气泡半径较大时,旋涡扰动增强,混合效率提高;两个气泡的混合效果优于单个气泡,而气泡间距对混合效率基本无影响;微通道高度较低时,气泡同侧布置和异侧布置对流体的混合效果相接近,随着微通道高度的升高,两种布置方式对混合效果的差异逐渐显现,异侧布置具有更好的混合效果。(本文来源于《化工进展》期刊2019年12期）
李保莉[4]（2019）在《基于微结构光纤的微流体器件研究》一文中研究指出石英光纤是信息社会的基础,被广泛应用于光纤通信与光纤传感领域。但是随着科学技术的进步,传统光纤已不能满足实际应用的需求,而且由于芯层材料的本征缺陷,石英光纤存在非线性、瑞利散射、色散、光致损伤、紫外和中红外波段不透光等诸多问题。为了适应科技的发展并且避开芯层材料的本征缺陷,研究人员开始探索不同于标准光纤的光纤结构,许多微结构光纤不断被提出并应用于激光、传感、生物和化学研究中。微流体是指在微米尺度内流动的气体或液体,微流体的体积一般在纳升至飞升量级。微流体具有很多不同于宏观流动的特点,比如低雷诺数、多场耦合、低维化、层流等。微结构光纤(微光纤、空芯微结构光纤)因其独特的性质在微流体研究方面具有独到的优势:一方面,微光纤的倏逝场可以与流体相互作用,通过激发光学信号达到流体检测的目的;另一方面,空芯微结构光纤的空气孔可以作为光和流体的共同通道,既避免了加工微通道所需的复杂工艺,又可以通过直接延长光纤长度的方法提高光和流体的作用强度。本文主要利用叁种不同的微结构光纤(微光纤、空芯微光纤和大孔径负曲率空芯光纤)对微流体进行了光学检测。主要研究成果如下:1.实验上利用氢氧焰扫火法实现了空芯微光纤的拉制,在保证光纤直径在微米以下的同时保证了较低的传输损耗。在拉制标准通信光纤的装置基础上,通过适当提高氢氧焰的温度和两侧平移台的拉伸速度,可以在不通入惰性气体的条件下拉制空芯微光纤,并保证拉制过程中空气孔不塌缩。2.利用直径1 μm的微光纤实现了悬浮溶液中微粒的选择性可控操纵,980 nm的激光经过可调比例耦合器后成为两束相干光,两束光分别通入微光纤的两端,通过可调比例光纤耦合器调整两束光的相对大小,从而控制微光纤腰区位置的散射力合力的大小和方向,微光纤腰区附近的微粒被梯度力吸引到微光纤表面,同时在可调散射力的作用下进行可控的定向运动。3.利用实验室自制的空芯微光纤对有效探测体积约300 fL的溶液进行了荧光检测。内径数微米的空芯微光纤在可见光和近红外波段均可导光。外径5 μm的空芯微光纤在波长400 nm处的损耗为2.4 dB/mm。空芯微光纤的空气孔可以作为流体和光的共同通道,被束缚在空气中的光场直接与液体进行相互作用,在提高作用强度的同时大大降低了流体检测所需要的样晶体积。4.利用负曲率空芯光纤的大孔径中心孔实现了流体的快速注入和重金属离子检测。利用一种由一圈互不接触的玻璃管围绕空气芯构建的反谐振空芯光纤实现了对水体中Cu2+离子含量的定量检测。负曲率空芯光纤的大孔径空气孔作为流体和光的共同通道,大大提高了液体的注入速度和样品的重复利用率,而且光和样品的相互作用强度可以通过延长光纤长度直接加强。(本文来源于《南京大学》期刊2019-08-01）
章安良[5]（2019）在《基于声表面波介质辅助输运微流体》一文中研究指出提出了介质辅助下压电基片上微流体输运新方法,以避免声表面波(SAW)直接辐射引起的水溶液样品中水蒸发或潜在的生物大分子活性降低问题。小钢珠表面涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜,并放置于128°YX-LiNbO3压电基片上,微小水液滴进样于小钢珠与压电基片之间,确保小钢珠在声表面波作用下滑移。同时,对小钢珠上微流体的受力进行了理论分析。以红墨水溶液作为实验对象,进行介质辅助输运微流体实验。结果表明,30.2 dBm电信号功率激发的声表面波可成功地实现直径2 mm小钢珠上1μL红墨水微流体的输运,其输运速度为0.58 mm/s,且小钢珠上红墨水微流体的输运速度随施加的电信号功率增加而增加。(本文来源于《微纳电子技术》期刊2019年08期）
苏皓然,赵萍,邓小燕,樊瑜波,刘肖[6]（2019）在《微流体器官芯片研究进展》一文中研究指出微流体技术是指通过操控亚毫米尺度的流体,从而实现流体精确控制的技术。近年来,利用微流体技术,实现了器官芯片的构建。器官芯片是指具有生理功能的微模型,在连续灌注的微米级腔室中培养活细胞,以模拟组织和器官的生理功能。由于具有生理功能的器官芯片具有功能明确、微环境可控、测量信息丰富、实验试剂消耗量小、成本低、有望实现自动化和高通量等众多优点,在药物开发领域具有巨大的应用前景,有望解决药物开发中细胞培养和动物实验中的瓶颈问题,近年来引起学术界的极大关注。目前为止,虽然器官芯片还是很年轻的行业,但是研究人员已开发了部分微流体器官芯片,并探索其潜在的应用可能,包括药物靶点优化、药物筛选和毒性试验、生物标志物鉴定等。分析近年来利用微流控技术制造的器官芯片所取得的进展,以及这些结果对临床研究的意义。(本文来源于《医用生物力学》期刊2019年03期）
张春红[7]（2019）在《人体微量营养素缺乏风险关联SNP高通量微流体芯片方法研究与初步应用》一文中研究指出背景:继限制性酶切片断长度多态性和短串联重复序列之后,单核苷酸多态性位点(single-nucleotide polymorphism,SNP)以遗传标记密度高、稳定性高、分型检测易于实现自动化的特点成为第3代多态性标记,在遗传诊断,遗传风险评估、连锁不平衡图谱和遗传关联分析等人类基因组学研究领域显示了强大的应用前景。人体存在营养素需要量个体化遗传特征,通过研究导致功能和表型改变的编码区和调控区的个体化SNP信息,可以基于SNP分析对个体化营养素缺乏风险进行评估和干预,通过基于正常人群和缺乏人群的流行病学观察及人群SNP基因分型检测,可以建立人群SNP基因型频率分布特征,获得与营养素缺乏风险高度关联的SNP位点公共数据库,从而实现基于个体差异或人群差异特征的精准营养干预。为此,探索快速、准确、高通量的SNP基因分型技术以及基于SNP检测对人体营养缺乏风险进行评估的研究必要而迫切。目的:一、研究建立人体微量营养素缺乏风险关联SNP高通量微流体芯片方法通过文献荟萃分析筛选提取营养相关联的SNPs,优化血液和唾液样本DNA自动化提取程序,建立适宜的引物设计方法,采用微流体芯片技术,建立微流体芯片营养SNP的检验方法,实现对营养不良风险的评估。二、微流体芯片方法的初步应用采用人群对微流体芯片方法进行测试,初步分析基因型数据的地域分布特征,并与生化数据进行关联分析,研究营养SNPs的检验方法在微量营养素缺乏风险评估中应用的可行性。方法:采用自动化提取工作站建立血液和唾液样本的DNA提取流程,采用竞争性等位基因PCR原理设计引物,纳入了 52个与维生素A,D,E,B_(6),B2,叶酸,钙,铁,锌和硒微量营养素缺乏易感性关联较大的SNP位点,SNP检索和纳入原则是在中国生物医学文献数据库、中国期刊全文数据库、万方数据库、重庆维普中文科技期刊全文数据库,PubMed数据库和Web of Science中检索从建库至2017年6月25日发表的相关文献,检索主题词分别为“single nucleotide polymorphism or SNP”and“vitamin A,D,E,B_(6),B_(12),FA,Ca,Iron,Zn,Se”和“单核苷酸多态性”和“维生素A,D,E,B_(6),B_(12),叶酸,钙,铁,锌和硒”。同时手工检索文献,并辅以文献追踪法收集更多相关文献。建立创新性SNP微流体芯片检测方法,并对如下指标进行评估:(1)防交叉污染能力的测试:奇数反应孔中预点引物混合液,偶数反应孔中不点制无引物混合液。另外,采用凝胶电泳试验对芯片对应反应孔中的溶液进行检测。试验重复操作六次。(2)引物特异性分型能力和准确性评估:先将52个SNP位点对应的引物混合液分别预点于不同的反应孔中,待引物混合液干燥后再将156个不同的DNA样本预点于不同的反应孔中,室温静止30 min使得芯片干燥,DNA样本的浓度为10 ng/μl,随后将PCR预混液注入到进样通道中。所有的芯片分型检测结果均与对应的二代测序(NGS)分型结果进行比较。试验重复操作六次。(3)适宜DNA反应浓度检测:先将52个SNP位点对应的引物混合液分别预点于不同的反应孔中,再将52个不同的DNA样本中每个样本都按照1 ng/pl,5ng/μl,10ng/μl和15ng/μl进行四个浓度梯度稀释。试验重复操作六次。(4)重现性检测:先将52个SNP位点对应的引物混合液分别预点于不同的反应孔中,重现性试验采用一个DNA样本进行检测。试验重复操作六次。(5)临床血液样本多种营养素缺乏风险筛查评估应用:采用所建立的成熟的芯片分型检测方法,随机选取六个临床样本进行评估应用。先将52个SNP位点对应的引物混合液分别预点于不同的反应孔中,随后按照芯片检测流程进行检测,并对检测结果进行分析。(6)血液中提取的DNA与唾液中提取的DNA在芯片上分型结果的比较:分别获得叁个人的血液DNA样本,来自于同样的叁个人的唾液DNA样本。先将52个SNP位点对应的引物混合液分别预点于不同的反应孔中,随后按照芯片检测流程进行检测,并对检测结果进行分析。(7)运用二代测序方法对芯片分型结果进行验证,设计二代测序所需引物序列,目的扩增片段长度约300～450 bp,包含该SNP位点。目的片段的扩增,序列测定工作均由生工生物工程(上海)股份有限公司完成。运用建立的高通量微流体芯片基因分型检测方法,对1130份血细胞样本进行了基因分型检测,对每份样本检测与人体微量营养素维生素A,D,E,B_(6),B_(12),叶酸,钙,铁,锌和硒等微量营养素缺乏风险高度关联的143个SNP遗传标记物。该143个SNP位点的纳入原则同上所述。铁营养素相关生化指标与SNP位点易感性分析中,CRP>10 mg/l的人被排除在这项研究之外。体内铁储量采用如下公式进行计算:体内铁储量(Body iron,BI,mg/kg)=-[log(sTfR*1000/SF)-2.8229]/0.1207。由于数据缺失量小于5%,对连续变量中的缺失数据采用现有数据把原始数据中的缺失数值模拟出来。采用Q-Q图和Shapiro检验数据是否符合正态分布,若不符合正态分布,则采用扭曲线性混合模型(Warped linear mixed model,Warped-LMM)对生化指标数据进行变换。扭曲线性混合模型是在标准混合线性模型的基础上建立起来的一种分析方法,允许在进行遗传分析的同时适应表型变换,应用在生化指标变量中,以改善其与正态分布的配合度,因为SF和sTfR浓度呈正偏态分布。采用R软件包进行PCA、Kinship和SNP位点之间连锁不平衡分析,分析候选SNP位点的特征。如有种群结构的存在,采用FaST-LMM模型(Factored spectrally transformed linear mixed models)进行关联分析,首先采用连续变量探索基因多态性位点与各种营养素之间的关联性,随后再采用分类变量对所有的表型数据和基因型数据进行关联分析。SF的分组标准:参照《WST 465-2015人群铁缺乏筛查办法》将铁缺乏的标准设定为SF<25 ng/ml,当CRP≤5 mg/1时,当SF<25 μg/1时判定为铁缺乏组,当SF≥25 μg/1时判定为正常人群;当CRP>5 mg/1时,当SF<32μg/1时判定为铁缺乏组;当SF≥25μg/1时判定为正常人群。sTfR的分组标准:sTfR<4.4 mg/1时为铁缺乏组,sTfR≥4.4mg/1时判定为正常人群。参照《WS/T600—2018人群叶酸缺乏筛查方法》将叶酸(FA)的缺乏标准设定为FA<4 ng/ml时为叶酸缺乏组,FA≥4 ng/ml时判定为正常人群。同型半胱氨酸(HCY)和维生素B_(12)的缺乏标准参照检测试剂盒上提供的数据:HCY≥10μM时为病例组,HCY<10μM时判定为正常人群。B_(12)的分组标准:B_(12)<425 pg/ml时为B_(12)缺乏组,B_(12)>425 pg/ml时判定为正常人群。采用卡方检验分析不同基因型以及等位基因在民族之间的分布差异,采用方差分析分析不同基因以及等位基因携带人群的各种生化指标的分布情况。根据P值0.05的阈值确定是否有统计学意义。结果:一、建立了 SNP高通量微流体芯片方法和人体微量营养素缺乏风险检测方法,包括3个主要流程:建立了自动化DNA提取流程,通过对带有凝胶的血细胞、EDTA抗凝全血、离心去血清后的血细胞、新鲜唾液、唾液保存液保存的唾液样本和口腔拭子采集的口腔黏膜细胞等各种样本的提取效果比较,结果显示96份新鲜唾液获取的DNA浓度为150.02±50.97 ng/μl,OD260/280为1.80±0.15,OD260/280为1.50±0.21。从新鲜唾液中获取DNA含量理想,DNA降解程度低,提取方法简单,应作为唾液标本采集的首选,是开展营养基因组学人群研究的有效方法。分析并应用了竞争性等位基因特异PCR扩增设计方法。建立了人体微量营养素缺乏风险关联SNP微流体芯片检测标准化流程,对方法的评估结果显示应用物理性阻断技术实现了相邻反应孔间的零交叉污染。本研究将5 ng/μl和15 ng/μl分别作为血液和唾液来源的样本的适宜DNA反应浓度检测下限值。芯片平台上相同样本精密度为0.67%～26.06%,相同位点的重复结果上没有太大的差异。该研究在重现性方面显现出良好的实验结果,无论在芯片内还是在芯片间,重现性均良好。六个临床样本多种营养素缺乏风险筛查彩色图谱直观显示出多种营养素缺乏风险,以及单一营养素缺乏风险程度,同时也表明个体在营养素缺乏风险程度上各有其独特性。通过分析叁个个体血液和唾液两种来源的DNA样本在微流体芯片上的52个SNP位点分型结果,并且与二代测序结果进行比较,结果显示叁个个体血液和唾液两种来源的DNA样本在芯片上的52个位点分型结果完全一致,与二代测序的结果也完全一致。二、对143个MDR-SNPs位点地域分布特征及关联分析进行了初步探索主成分分析(PCA分析)结果显示了存在群体遗传结构。对主成分1和主成分2与种群间关系的方差分析结果为P<1.36e-14,表明143个SNP位点存在显着的民族差异。这与样本的最初个体信息吻合,也进一步印证了本研究中采用的基因分型技术的准确性良好。采用函数snpgdsPCACorr分析了主成分中前叁个成分与SNP位点之间的关系,结果表明:3号染色体上的基因多态性位点与其他染色体上的多态性位点均呈现显着的差异,主成分分析PC1中显示位于RAB_(6)B基因上的rs2280673解释效度在25%以下,位于TF基因上的rs1799852解释效度为25-500%,位于RBP2基因上的rs2118981位点和SRPRB基因上的rs1830084位点解释效度在50-75%之间,位于TF基因上的rs1358024,rs1525892,rs 1880669,rs381]647,rs3811658,rs6794945,rs7638018,rs8177248八个多态性位点的解释效度为75%以上。采用卡方检验分析不同基因型以及等位基因在民族之间的分布差异,采用方差分析分析不同基因以及等位基因携带人群的各种生化指标的分布情况,获得了大量具有统计学意义的位点。结论:本研究建立了人体微量营养素缺乏风险关联SNP微流体芯片检测方法,主要包括构建了适合于大规模流行病学研究的唾液基因组自动化DNA提取方法,建立了竞争性等位基因特异PCR扩增引物设计方法,建立了一种高通量微流体芯片基因分型检测方法,并采用1130人的小样本对方法进行了初步测试应用。(本文来源于《中国疾病预防控制中心》期刊2019-06-01）
解智勇[8]（2019）在《两层微流体系统中的电动流动及传热分析》一文中研究指出近年来,随着微纳电子科技的发展,微米和纳米量级的小型装置越来越受到人们的关注,主要是由于它在微机电系统、生物与化学传感器、药物传输芯片、溶剂分离装置以及热控制系统等方面有诸多的应用.在微纳流体装置中,相比于传统的单层流体系统,两层或多层流体系统是指包含两种或多种不相容流体的流动控制装置,其在生物、医药、化学等多学科领域有广泛的应用.基于这种两层或多层流体系统,流动转换装置如T-型传感器~?和H-型过滤器~?等流体装置已经被设计并且广泛地应用于分析两层或多层流体系统中的流动和传热问题.不同的流体驱动机制下,流体的运动状态有很大差别,尤其是在分析微纳尺度装置中流体的流动和传热问题,此差别更为明显.基于这一现状,本文将围绕压力、电场及磁场混合驱动机制下,对微纳流体装置中两层流体系统的流动、传热以及能量转化等问题展开研究,探索电磁场作用下微流体的电动流动现象,深入了解电磁场、流场和温度场等多场耦合机理和规律,揭示外加垂向磁场对减小电渗流中焦耳热效应的影响机理;通过理论分析,给出两层流体系统相比于单层流体系统在降低焦耳热效应以及提高能量转化效率上的优势.具体问题包含以下叁个方面:(1)两层流动系统中磁流体电渗流的流动及传热研究.我们首先研究了平行微管道间,两层磁流体电渗流的流动及传热问题.两层流动系统中的流体均为互不相容的牛顿流体并且流体的流动由压力、电渗力及电磁力混合驱动.基于线性的Debye-Hückel假设以及热完全发展的流动条件,我们得到了两层流体速度和温(2)度分布的解析表达式.结果显示,我们可以通过改变不同的流体物理参数比率,如介电常数比,粘性系数比等控制不同流体层的流动速度进而控制两层流体的流率.(3)具有非导电粘弹性流体层的两层流体的流动和传热研究.我们开展了两层拖拽流体系统中的流动和传热研究.底层流体为受外加磁场影响的电解质溶液,上层流体为不导电粘弹性Phan-Thien-Tanner(PTT)流体.在电场和磁场的共同作用下,由于界面剪切应力的作用,上层非导电PTT流体会被底层流体拖拽,从而发生定向移动.首先,我们得到了单向流动假设下底层和上层流体的解析速度表达式.底层流体速度分布呈现典型的M型速度剖面.上层流体流动可以看作是平板Couette流动或平板Couette-Poiseuille流动.基于获得的速度分布,我们进一步开展了两层流体拖拽系统的热传输特性和熵产分析.结果表明,磁场可以提高局部熵产率,而粘弹性物理参数可以抑制局部熵产率.通过控制电场、磁场强度和流体流变特性的比值,我们可以有效地控制流体的运动和传热特性.(4)为了深入研究纳米流体器件中电动能量转换问题,我们从理论上开展了纳米通道内两种不相容流体在纯压力驱动机制下流向势的相关研究.在界面电势差、界面电荷密度跳跃以及Debye-Hückel线性化假设的前提下,我们首先得到了两层微流体系统中的解析电势分布,进而推导了流向势场和流速场的解析表达式.在得到流向势的基础上,我们给出了两层流体系统中解析的电动能量转换效率,并讨论了相关物理参数对其的影响.理论结果表明,流向势可以作为评估电动能量转换效率的依据.流体粘性比和界面滑移长度可以提高电动能量转换效率,但是介电常数比和离子摩擦系数对电动能量转换效率有抑制作用.与传统的单层流体系统相比,我们可以通过选择合适的流动参数来提高两层流体系统中的电动能量转换效率.(本文来源于《内蒙古大学》期刊2019-05-25）
陈卓,潘振海,吴慧英[9]（2019）在《自由摆动方柱强化微流体通道内传热传质》一文中研究指出提出了一种基于自由摆动方柱提高微流体通道内传热传质效率的新方法。基于有限体积法并结合动网格技术,对微通道内液体流经自由摆动方柱(有旋转自由度、无平移自由度)时产生的扰流及强化传热传质现象进行了数值研究。研究显示,在低雷诺数(Re=10)下,自由摆动方柱几乎无运动,其对流动和传热传质的影响同固定方柱类似;随着雷诺数的增加,自由摆动方柱在流场作用下会自发产生周期性摆动,并在较低雷诺数(Re=50)下提前促使其后方产生交替性的涡脱落现象;随着雷诺数进一步增加(Re=100),方柱的自由摆动及其后方的涡街结构均显着增强。与同Re数下的固定方柱相比,自由摆动方柱能够更显着地扰动微通道内原有的泊肃叶流场,破坏通道内壁面处热边界层,提高其传热效率;同时通道内液体的横向流动可有效促进溶质混合,强化传质进程。当Re=100时,自由摆动方柱微通道内的平均换热努塞尔数Nu较固定方柱和无方柱时分别提高了17.5%和29.6%;同时,出口截面混合效率可较固定方柱和无方柱时分别提高了70.5%和65500%。(本文来源于《化工进展》期刊2019年09期）
李翔[10]（2019）在《基于微流体控制技术的核燃料微球可控制备及微球表面的改性研究》一文中研究指出随着社会的发展进步,人类对于能源的需求也在不断增加,核能作为一种清洁能源越来越受到人们的重视,而高性能的核燃料是实现核反应堆运行安全及核能可持续性发展的重要保证。球形的核燃料因其优异的流动性、良好的混合性及大的比表面而广泛用于各种类型核反应堆中。特别是可以直接制备球堆积型核燃料原件(Sphere-Pac Fuel)而用作快堆的核燃料,也是用于制备ADS嬗变核燃料的最重要材料。同时,球形核燃料是高温气冷堆和事故容错燃料(Accident Tolerant Fuel,ATF)最主要的燃料形态。在这些应用中,除了要求核燃料微球满足需要的物理性能及化学性能外,所制备的核燃料微球具有粒径精准可控、较窄的粒径分布、优异的球形度及光滑的球表面等性能也是其工程使用中必须具备的性能。溶胶-凝胶法以其可以直接将核素从液态转化为固态从而实现核燃料微球的无粉尘制备而备受关注,也是至今最常用的核燃料微球制备方法。传统的溶胶-凝胶核燃料微球制备方法,要将原料液置于低温环境下(0～5℃),以保证溶胶溶液的稳定。一个额外的制冷系统增加了具有强放射性核燃料制备中故障出现的概率,同时也限制了基于液滴表面改性的核燃料微球表面修饰技术路线的选择。为此,本论文依据微流体的流体特性设计构造多种微流体控制系统用于核燃料微球粒径及形貌的无粉可控制备。突破内凝胶法制备核燃料微球需要在低温条件下进行的限制,实现常温环境中的核燃料微球内凝胶法制备。此外,弥散型燃料是事故容错燃料中最为重要的一种类型,其制备时需要将氧化铀微球分散在高热导率且低中子吸收截面的弥散介质中。然而由于铀或钚氧化物的物理性质与弥散介质的物理性质间的差异,使得经高温烧结制备的弥散型燃料芯块出现燃料微粒表面与弥散介质不能完全融合的现象,而这将导致燃料芯块的导热性及物理机械性能的显着降低。因此,本论文基于静电引力和LBL技术实现了燃料微球的表面改性与负载弥散介质纳米颗粒,使得附着了弥散介质的燃料微粒与弥散介质构成的核燃料芯块,其界面相容性显着改善。论文主要研究工作和成果如下:(1)设计并构造了一系列微流体控制系统,可用于制备单一或复杂形貌(如Janus或核壳)结构的液滴与微球。制备得到的微球尺寸分布极窄,具有良好的单分散性,其变异系数CV小于5%.通过实验验证了装置对于液滴尺寸及形貌的操控性能,详细研究实验参数(如粘度、流速以及毛细管尺寸等)对于微球尺寸的影响,以及如何通过不同的微流控装置实现复杂形貌微球的制备。这些参数合一个经验公式,即Dp/Dcap=K(μcVc/μdVd)-0.22这里,Dcap是指毛细管的直径,K是无量纲的系数,μc和μd分别代表连续相和分散相的粘度,而Vc和Vd分别代表连续相和分散相的流速。(2)设计了一种新型流动聚焦(flow-focusing)型组装式微流控装置,制备出常规微流控装置无法实现的较小粒径微粒制备。由于商业化毛细管其尺寸越小加工难度系数越大,一般情况下毛细管的尺寸无法加工到低于90μm的水平,进而导致常规的Co-flow型毛细管基微流体控制系统无法制备粒径小于100μm的液滴和微球。本论文设计的基于Flow-focusing的微流控装置通过改变连续相流体的流场特点,实现了小于100μm液滴和微球的可控制备。(3)通过微流控装置结合溶胶凝胶法,通过在分散相原料液中加入一种水溶性高分子聚合物制孔剂,制备出具有多孔结构的燃料微球。通过调节制孔剂的含量,实现了对多孔微球密度的调控。当聚乙二醇/硝酸铈铵的含量从0增加到30%,多孔二氧化铈的密度从理论密度的93%降低到26%.(4)设计并实现了核燃料微球的常温内凝胶制备的两条技术路线,即基于微反应器法与基于界面张力调控的微反应法。首先,设计并构造了一种基于压电双晶片的主动式微混合器,实现ADUN溶液(硝酸铀酰)与HMUR溶液(尿素、六次甲基四胺)的快速在线混合,形成原料液,进而结合溶胶凝胶法制备出燃料微球。此外,通过调节液滴的界面张力,实现了液滴由Janus/核壳结构到核壳结构的形貌转变,使得原先分别位于Janus/核壳液滴两侧的ADUN溶液与HMUR溶液能够充分接触并混合,从而从另一条路径实现了燃料微球的常温内凝胶制备。(5)设计了一条基于静电引力与层层自组装技术(Layer-By-Layer)的微球表面改性修饰技术路线,并将其应用于燃料微球的表面改性,实现了在微球表面附着弥散介质纳米颗粒,改善燃料微球与弥散介质的界面相容性,为研制高性能的ATF核燃料芯块提供了重要研究基础。综上所述,本论文将微流体控制技术应用于溶胶-凝胶法的核燃料微球的制备中,实现核燃料粒径形貌的精准可控制备,特别是实现了燃料微球的常温内凝胶法制备。研究探索的核燃料微球表面修饰改性技术路线可以为提高我国ATF核燃料制备水平提供参考与支撑。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2019-05-01）
微流体论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
微流控芯片在纳米材料的合成方面具有突出的优势,在芯片中通过微流体的操控制备ZnO纳米线,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)对制备得到的ZnO纳米线的表面形貌、晶体结构及成分进行表征。实验结果表明,在具有微腔室结构的微通道中可以构建浓度梯度,从而在单一通道中制备得到形貌及尺寸不同的致密ZnO纳米线,成为高效探索纳米材料合成条件的便捷手段。分别以玻璃片、ZnO种子层和ZnO纳米线为载体,对异硫氰酸荧光素标记的羊抗牛IgG抗体进行荧光检测,发现ZnO纳米线可显着增强荧光信号。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
微流体论文参考文献
[1].顾鑫,黄伟,杨立梅,李丰.微流体衍射相位显微成像及其在寄生虫测量中的应用[J].光电工程.2019
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[3].董帅,耿朋飞,纪祥勇,李春曦.声场驱动气泡增强微流体混合的数值模拟[J].化工进展.2019
[4].李保莉.基于微结构光纤的微流体器件研究[D].南京大学.2019
[5].章安良.基于声表面波介质辅助输运微流体[J].微纳电子技术.2019
[6].苏皓然,赵萍,邓小燕,樊瑜波,刘肖.微流体器官芯片研究进展[J].医用生物力学.2019
[7].张春红.人体微量营养素缺乏风险关联SNP高通量微流体芯片方法研究与初步应用[D].中国疾病预防控制中心.2019
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[10].李翔.基于微流体控制技术的核燃料微球可控制备及微球表面的改性研究[D].中国科学技术大学.2019
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