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    基于微泡共振的快速微流體聲學(xué)混合方法研究?

    2018-11-03 04:31:54趙章風(fēng)張文俊牛麗麗孟龍鄭海榮
    物理學(xué)報(bào) 2018年19期
    關(guān)鍵詞:腔道微泡微流

    趙章風(fēng) 張文俊 牛麗麗 孟龍? 鄭海榮

    1)(浙江工業(yè)大學(xué),特種裝備制造與先進(jìn)加工技術(shù)教育部/浙江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,杭州 310014)

    2)(中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院,生物醫(yī)學(xué)與健康工程研究所,勞特伯生物醫(yī)學(xué)成像研究中心,深圳 518055)

    (2018年4月16日收到;2018年7月12日收到修改稿)

    1 引 言

    快速混合層流狀態(tài)液體是微流控系統(tǒng)樣品預(yù)處理的重要組成部分[1?4],由于液體在微尺度容器內(nèi),液體表面積與其體積比較大,微流控腔道內(nèi)液體處在雷諾數(shù)較小的層流狀態(tài),要實(shí)現(xiàn)液體的快速且均勻混合非常困難[5,6].

    為了突破雷諾數(shù)較小的情況下液體混合難的限制,研究人員在主動(dòng)混合和被動(dòng)混合方面做了大量研究.主運(yùn)動(dòng)混合主要是借助外部場(chǎng)的激勵(lì),如磁場(chǎng)[7,8]、電場(chǎng)[9,10]、壓力場(chǎng)[11,12]和聲場(chǎng)[13,14];被動(dòng)混合主要借助結(jié)構(gòu)本身增加液體對(duì)流和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)[15,16].在特殊液體混合的情況下,引入磁場(chǎng)或者電場(chǎng)會(huì)改變液體的黏滯系數(shù)、pH值、介電常數(shù)等性質(zhì)[17],對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性有較大影響;通過壓力場(chǎng)混合液體,在瞬態(tài)的壓力沖擊下,腔道內(nèi)無法形成穩(wěn)定流,影響液體的均勻混合,從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確.外部聲場(chǎng)驅(qū)動(dòng)液體是指流體吸收聲波能量形成聲流,利用聲流剪切力作用混合液體,這種混合方法無需改變液體的原有性質(zhì),極具吸引力.然而,流體吸收聲波能量的效率較低,利用聲流效應(yīng)混合液體往往需要較大能量,而超聲導(dǎo)致的熱效應(yīng)顯著,這限制了其應(yīng)用.

    本文提出基于聲學(xué)氣泡共振驅(qū)動(dòng)液體混合的新方法,該方法具有制作成本低、作用范圍大、混合快速、效率高和輸入能量低等優(yōu)勢(shì).采用軟光刻技術(shù)制作微孔結(jié)構(gòu)和微流控腔道,通過構(gòu)建被動(dòng)空化檢測(cè)系統(tǒng)(passive cavitation detector,PCD)監(jiān)測(cè)氣泡振動(dòng),通過在腔道內(nèi)注入直徑為2μm的聚苯乙烯小球,觀察在外部壓電換能器(piezoelectric transducers,PZT)激勵(lì)下微泡振動(dòng)產(chǎn)生微流場(chǎng),利用圖像粒子測(cè)速(particle image velocimetry,PIV)方法對(duì)流場(chǎng)可視化.在輸入頻率為165 kHz時(shí),分別設(shè)置輸入PZT的能量為4.04,6.32和8.08 V,在倒置熒光顯微鏡下觀察微泡作用下兩種層流液體的混合情況,引入相對(duì)混合指數(shù)(relative mixing index,RMI)定量分析液體的混合效率.通過實(shí)驗(yàn)研究不同輸入能量對(duì)液體的混合效率的影響,輸入能量為8.08 Vpp時(shí),兩種液體實(shí)現(xiàn)了最佳混合,混合效率達(dá)到92.7%.

    2 微孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    本文提出一種底面微孔結(jié)構(gòu),微孔直徑為40μm,在液體流過之后,由于液體表面張力的作用,將在微孔結(jié)構(gòu)處產(chǎn)生微泡,微泡的直徑與微孔直徑相同.

    低振幅聲場(chǎng)中的微泡呈現(xiàn)出關(guān)于其平衡半徑對(duì)稱的徑向振動(dòng).在這個(gè)線性范圍內(nèi),微泡的振動(dòng)行為可以近似看成質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng),其中彈簧代表氣體的壓縮性、周圍液體的慣性質(zhì)量、阻尼器的黏性、熱或者輻射損耗[18,19].對(duì)于任意二階線性系統(tǒng),l(l>1)階球形諧振的自然頻率為fl,自然頻率不同于(一般是低于)預(yù)測(cè)的零階波動(dòng)的共振頻率f0,也稱為零階共振方程[20].

    其中σ是表面張力,ρM是液體的密度,R球形氣泡的等效平衡半徑,k是氣體的多變指數(shù),P0是氣泡受到的壓力,Pv是氣泡中氣體的蒸汽壓力.

    假定氣泡是絕熱的,且氣泡內(nèi)部為空氣,在常溫(25?C)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),微流控腔道內(nèi)液體主要成分是水,為了簡(jiǎn)化計(jì)算,假定為水;液體流過微孔處,內(nèi)部沒有蒸汽,且PZT在外部,整個(gè)微流控腔道不受熱影響,因此氣泡中氣體的蒸汽壓力為0,則各參數(shù)取值如表1所列[21?23].

    表1 實(shí)驗(yàn)與計(jì)算參數(shù)Table 1.Experiment and calculation parameters.

    將表1的數(shù)據(jù)代入(2)式,計(jì)算得f0=167.486 kHz,根據(jù)設(shè)計(jì)頻率選用寬頻PZT,通過阻抗分析儀測(cè)量其實(shí)際頻率,實(shí)驗(yàn)時(shí),將頻率從160 kHz每隔0.1 kHz增加到185 kHz,觀察微泡振動(dòng)情況,在165 kHz時(shí)微泡振動(dòng)最為劇烈,因此,本文的實(shí)驗(yàn)頻率為165 kHz.

    微泡在超聲場(chǎng)中產(chǎn)生共振,共振微泡的多模態(tài)被激發(fā),產(chǎn)生不同的微流場(chǎng)圖形.為了獲得更高的振動(dòng)模態(tài),通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了復(fù)雜的微流場(chǎng)圖形.為了直觀地觀察微流場(chǎng)圖形,在微流控腔道內(nèi)注入球形聚苯乙烯(polystyrene,PS)顆粒,腔道內(nèi)的PS顆粒同時(shí)受到聲輻射力和微流誘導(dǎo)拉拽力,振動(dòng)氣泡產(chǎn)生的入射波散射而導(dǎo)致粒子受到輻射力作用,在超聲場(chǎng)中,由于微泡振動(dòng)而作用于微粒上的時(shí)均輻射力可以表示成[24,25]:

    其中a為微泡的半徑,aS為PS粒子的半徑,d為微泡和粒子的中心距,u0為氣泡表面徑向振動(dòng)速度,ρS和ρM分別代表粒子的密度和液體的密度.此外,輻射力的大小和粒子與微泡的中心距的大小也密切相關(guān),由(3)式可知,FR與d5成反比,即在一定范圍內(nèi),粒子直徑越小,FR越大.振動(dòng)微泡對(duì)粒子的作用力是復(fù)雜的,僅分析輻射力無法確定微泡對(duì)粒子的作用力是吸引還是排斥.

    微流控腔道內(nèi)形成的振動(dòng)微泡在微米尺度,微流運(yùn)動(dòng)的機(jī)制也不同,因此需要考慮微流的雷諾數(shù)[26].

    微泡振動(dòng)幅度ε=0.05,運(yùn)動(dòng)黏度v=1.0×10?6m.s?1,ω =2πf,計(jì)算得Re=0.1018,由計(jì)算可知Re? 1,因此,該微流可稱為Rayleigh-Nyborg-Westervelt(RNW),可以用斯托克斯流來分析腔道內(nèi)的流場(chǎng)情況[27].

    為了更好地理解粒子的俘獲機(jī)制,還需要考慮聲微流對(duì)粒子的作用力.聲微流在振動(dòng)邊界層內(nèi)與振動(dòng)速度的平方梯度成正比,將邊界層簡(jiǎn)化后,可得到非振動(dòng)狀態(tài)下流場(chǎng)的最大限值,可用(6)式表示,(7)式為聲微流產(chǎn)生的斯托克斯拽力,也稱微流場(chǎng)力[23,24].

    其中η是介質(zhì)的動(dòng)力黏度,ω=2πf,f表示頻率.

    在聲場(chǎng)中,靠近振動(dòng)微泡的粒子都受到輻射力和流場(chǎng)力的作用,為了更確切地了解粒子能否被振動(dòng)微泡俘獲,需要分析作用于粒子的超聲輻射力和流場(chǎng)力,用m表示輻射力與微流場(chǎng)力的比值:

    PZT激勵(lì)頻率為165 kHz,PS小球密度為ρS=1.05×103kg/m3,液體動(dòng)力黏度為η=1.2× 10?3Pa.s(25?C時(shí)). 當(dāng)m=1時(shí),由(4)式和(8)式可得粒子半徑臨界值aSL=8.4129μm;當(dāng)<1,即aS<aSL時(shí),微流場(chǎng)力FAS占主導(dǎo);當(dāng)>1,即aS>aSL時(shí),聲輻射力FR占主導(dǎo).

    3 材料和方法

    3.1 微流控腔道的制備

    圖1為聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)微結(jié)構(gòu)加工示意圖.將潔凈的3英寸硅片放在95?C的熱板上烘烤30 min,冷卻后,負(fù)膠SU-8 3025在勻膠旋涂?jī)x上以500 r/min旋涂15 s,2000 r/min旋涂30 s,旋涂后的硅片放在95?C的熱板上烘烤30 min.冷卻后,將含有微流控腔道結(jié)構(gòu)的菲林片置于光刻膠區(qū)域正上方,通過光刻機(jī)對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光,曝光劑量為350 mJ/cm2,然后在95?C的熱板上烘烤15 min.由SU-8 3025的特性決定,受紫外光照射的區(qū)域,光刻膠內(nèi)部發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),為受到光照區(qū)域;光刻膠內(nèi)部不發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),從而使得受光照的區(qū)域固化程度遠(yuǎn)大于未受到光照區(qū)域.在SU-8顯影液浸泡清洗后,受到光照的區(qū)域保留下來,其他區(qū)域被溶解,清洗干凈的硅片放在95?C的熱板上烘烤20 min,增強(qiáng)微結(jié)構(gòu)在硅片上的黏附力.用臺(tái)階儀測(cè)得微結(jié)構(gòu)厚度為38.1465μm.

    PDMS主劑與硬化劑以質(zhì)量比10:1的比例混合均勻后,倒入含有微結(jié)構(gòu)的硅片上,然后抽真空15 min,除去PDMS里面的氣泡,將其在80?C下固化1 h,然后揭下固化后的PDMS,用孔徑為0.75 mm的打孔器在PDMS腔道的液體入口和出口處打孔.將PDMS腔道和帶有微孔的PDMS經(jīng)氧等離子處理30 s,然后腔道和帶有微孔結(jié)構(gòu)的PDMS鍵合在一起,然后貼合在載玻片上,放在80?C烘箱中烘烤30 min.微孔結(jié)構(gòu)加工完成之后,液體流過腔道,微孔俘獲微泡.圖2為微孔結(jié)構(gòu)形成微泡的示意圖.

    圖1 微結(jié)構(gòu)加工示意圖Fig.1.Schematic of the fabrication process of microstructure and micro-channel.

    圖2 微泡形成示意圖Fig.2.Schematic of the generation of microbubbles.

    3.2 微泡振動(dòng)頻譜測(cè)量

    圖3為微泡振動(dòng)頻譜測(cè)量裝置,底面帶微孔的PDMS貼合在載玻片上,開放環(huán)形PDMS腔道與帶微孔PDMS鍵合,在腔道內(nèi)加入水,將微型探頭放置于微泡上方,通過構(gòu)建被動(dòng)空化檢測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)微泡振動(dòng)信號(hào)[28,29].信號(hào)發(fā)生器輸出頻率165 kHz、電壓4.40 V的脈沖信號(hào),經(jīng)過功率放大器放大后輸入到PZT,從而驅(qū)動(dòng)PZT,使得微泡共振,通過微型探頭接收微泡振動(dòng)信號(hào),通過模擬帶通濾波器處理后儲(chǔ)存在電腦上,PZT和玻片之間通過超聲耦合劑連接.

    圖3 被動(dòng)空化檢測(cè)系統(tǒng)記錄微泡振動(dòng)Fig.3.PCD recording the microbubble oscillation.

    3.3 PS小球觀察微泡振動(dòng)

    本文通過在腔道引入直徑為2μm的PS小球,根據(jù)(8)式的計(jì)算可知,小球在微流控腔道內(nèi)主要受到聲輻射力FR的作用.在腔道內(nèi)用注射泵注入已稀釋的PS小球溶液,液體流過微孔結(jié)構(gòu)時(shí),微泡被俘獲,待液體充滿腔道之后,停止注射,腔道內(nèi)液體靜止后,用超聲耦合劑將PZT和載玻片之間黏接在一起,輸入頻率為165 kHz的能量,經(jīng)過功率放大器后激勵(lì)PZT振動(dòng).實(shí)驗(yàn)用顯微鏡高速相機(jī)以400幀/s的速度錄制小球的運(yùn)動(dòng)情況.

    3.4 液體混合

    微泡振動(dòng)引起液體液體混合示意圖見圖4.設(shè)計(jì)腔道寬度為240μm,高度為40μm,微泡直徑為40μm,液體A為稀釋的玫瑰紅色熒光染液羅丹明b,液體B為透明液體磷酸緩沖鹽溶液(phosphate buffered saline,PBS).Y形腔道和帶有微孔結(jié)構(gòu)的基底鍵合在一起,然后與載玻片貼合,PZT通過超聲耦合劑與載玻片黏合,信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為165 kHz,經(jīng)過功率放大之后激勵(lì)PZT,從而導(dǎo)致微泡振動(dòng).

    圖4 液體混合示意圖Fig.4.Schematic of liquid mixing.

    通過微流泵控制兩種液體流入的速度,使得兩種液體在微泡未振動(dòng)時(shí)能夠有明顯的分界,在熒光場(chǎng)下,通過觀察熒光亮度來判斷液體混合狀態(tài),通過ImageJ處理混合前后的圖片,讀取圖片的灰度值,從而量化液體混合強(qiáng)度.

    通過改變PZT的輸入能量,微泡振動(dòng)幅度不同,液體的混合程度也不同,引入相對(duì)混合指數(shù)來定量分析不同狀態(tài)下液體混合的程度,其計(jì)算公式[30,31]為:

    其中σ是像素強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差,σ0是為混合時(shí)的像素強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差,Ii是局部像素強(qiáng)度,?I?是像素的總數(shù).

    4 結(jié)果與討論

    4.1 微泡振動(dòng)頻譜

    由于液體的張力作用,在液體流過微孔后,形成微泡.圖5是在10倍顯微鏡下觀察到的微孔結(jié)構(gòu)和液體流過后形成的微泡.通過構(gòu)建被動(dòng)空化檢測(cè)系統(tǒng),分別測(cè)量有微泡和沒有微泡的狀態(tài)下開放環(huán)形腔道接收到的超聲信號(hào).圖6為有微泡和沒有微泡狀態(tài)下的微型探頭(pinducer)獲取到的振動(dòng)信號(hào),輸入信號(hào)頻率165 kHz,電壓分別為4.40 V和8.08 V.結(jié)果表明有微泡時(shí)基頻信號(hào)振動(dòng)幅值比沒有微泡時(shí)明顯增強(qiáng),且隨著輸入能量的增加基頻信號(hào)強(qiáng)度也隨之增加.由于微泡存在非線性振動(dòng),頻譜中出現(xiàn)了二次諧波成分.由此可見,微孔結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生穩(wěn)定微泡,并且PZT產(chǎn)生的能量可有效地耦合到腔道內(nèi)施加到微泡,激勵(lì)微泡產(chǎn)生共振,使得氣泡處于穩(wěn)態(tài)空化.

    圖5 微泡顯微結(jié)構(gòu)圖 (a)液體流過前;(b)液體流過后(10×)Fig.5.Microscopic structure of microbubbles:(a)Before the liquid fl ows;(b)after the liquid fl ows(10×).

    圖6 微泡振動(dòng)頻譜圖Fig.6.the frequency spectrum of the PCD signal generated by microbubble oscillation.

    微泡振動(dòng)頻譜圖中幾乎沒有寬帶噪聲,表明微泡一直處于穩(wěn)態(tài)空化狀態(tài),沒有出現(xiàn)破碎的情況,圖5所示的顯微鏡光學(xué)成像也進(jìn)一步證明了微泡在實(shí)驗(yàn)過程中始終存在,并處于穩(wěn)定振動(dòng)狀態(tài).

    4.2 超聲作用下PS小球運(yùn)動(dòng)軌跡

    微泡振動(dòng)形成的微流場(chǎng)是決定能否利用該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)液體混合的關(guān)鍵.我們進(jìn)一步研究微泡共振產(chǎn)生的微流,圖7(a)是在10倍顯微鏡下觀察到振動(dòng)微泡引起PS小球在腔道內(nèi)的典型運(yùn)動(dòng)軌跡,輸入能量為165 kHz、電壓為4.40 V,圖7(b)是借助PIV算法計(jì)算得到的微泡振動(dòng)流線圖.微孔結(jié)構(gòu)俘獲的微泡為半球形,在PZT激勵(lì)下,產(chǎn)生的流場(chǎng)是對(duì)稱的,流場(chǎng)的作用范圍是微泡直徑的20—25倍,即800—1000μm.對(duì)稱渦旋可用于液體混合,并且具有較大的作用范圍.

    圖7 微泡振動(dòng)產(chǎn)生的微聲流 (a)熒光場(chǎng)中PS小球運(yùn)動(dòng)軌跡;(b)聲微流流線圖Fig.7.Microbubble oscillation induced microstreaming:(a)Trajectory of the PS fluorescent particles in the microstreaming;(b)streaming line of the microstreaming.

    4.3 液體混合

    圖8為165 kHz,8.08 V的輸入能量激勵(lì)微泡振動(dòng)產(chǎn)生微流引起液體混合的實(shí)驗(yàn)圖.腔道內(nèi)熒光染液和透明PBS均以50 nL/s的速度流入,腔道內(nèi)液體的流速達(dá)到1 cm/s,液體流向如圖8(a)箭頭方向所示,待腔道內(nèi)液體流穩(wěn)定時(shí),開始實(shí)驗(yàn).

    0 ms時(shí)PZT未工作,熒光染液和透明PBS有很明顯的界線,實(shí)驗(yàn)用顯微鏡高速相機(jī)最小拍攝間距在2.5 ms,在PZT工作時(shí),微泡振動(dòng)產(chǎn)生微流,使得染液和PBS混合在一起.圖8在2.5 ms時(shí),觀察到渦流;5.0 ms時(shí),產(chǎn)生的微流已經(jīng)覆蓋了整個(gè)腔道,微流逐漸擴(kuò)大作用范圍;在37.5 ms時(shí),微流漩渦卷動(dòng)的染液和入口處的染液完全融合,使得微泡前后的液體完全混合;40 ms時(shí)PZT停止工作,腔道內(nèi)的兩種液體已經(jīng)混合均勻.然而,當(dāng)腔道內(nèi)沒有氣泡存在時(shí),在相同的輸入功率下兩種液體并不會(huì)混合,如圖8(f)所示.

    通過ImageJ讀取PZT未工作和工作時(shí)腔道內(nèi)橫截面的灰度值,判斷液體混合程度.如圖9為圖8(a)和圖8(e)劃線處距離與灰度值大小的變化曲線,其中虛線表示圖8(a)即微泡振動(dòng)前腔道橫截面的灰度值變化曲線,實(shí)線表示圖8(e)即微泡振動(dòng)后腔道橫截面的灰度值變化曲線,點(diǎn)線表示液體混合后沿液體流動(dòng)方向的灰度值變化.由圖9可以很明顯看出微泡振動(dòng)使得兩種液體在橫向和縱向均能均勻混合.

    圖8 液體混合過程 (a)PZT未工作;(b)PZT工作2.5 ms;(c)PZT工作5.0 ms;(d)PZT工作37.5 ms;(e)PZT工作40.0 ms;(f)腔道沒有氣泡,液體未能混合Fig.8.Mixing process of liquid in the microchannel:(a)Without PZT excitation;(b)PZT excitation after(b)2.5 ms,(c)5.0 ms,(d)37.5 ms,(e)40.0 ms;(f)no mixing effects were observed without microbubble.

    0 ms時(shí),腔道內(nèi)透明液體PBS流過處沒有熒光,表現(xiàn)為黑色,其灰度值變化很大;熒光染液流過處發(fā)出白色亮光,微泡振動(dòng)引起液體混合,在PZT停止工作時(shí),腔道內(nèi)同一位置處的灰度值變得更均勻,其灰度值變化曲線較為緩和;沿液體流動(dòng)方向液體的灰度值變化也較為緩和.因此,熒光染液和透明PBS能均勻混合,且液體流動(dòng)方向兩種液體的混合也較為均勻.

    隨著溫度升高,羅丹明B內(nèi)部化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,導(dǎo)致其熒光量子產(chǎn)率降低[32],從而在光學(xué)顯微鏡下可以觀察到其熒光強(qiáng)度的變化.在實(shí)驗(yàn)過程中,在液體未混合的情況下,羅丹明B染液的顏色沒有明顯變化;通過紅外熱像儀測(cè)量,發(fā)現(xiàn)PZT作用下腔道內(nèi)液體溫度幾乎沒有變化,說明該體系下熱效應(yīng)不顯著,微泡振動(dòng)是導(dǎo)致混合的最主要因素.

    液體的混合效率與輸入能量有關(guān),本文研究了165 kHz的輸入頻率下,PZT的輸入能量分別為4.40,6.32和8.08 V時(shí),微泡振動(dòng)幅度不同,兩種液體的混合程度也不同.圖10為不同輸入電壓下兩種液體的混合程度變化曲線.通過引入RMI,說明了液體混合均勻程度,本文選取不同時(shí)刻液體混合后的灰度值作為表征液體混合均勻性的參數(shù),通過圖10可以得知,能量越大,液體混合得越均勻.

    圖9 腔道內(nèi)液體灰度值的變化Fig.9.Gray value of liquid in microchannel before and after microbubble oscillation.

    圖10 不同能量時(shí)相對(duì)混合指數(shù)Fig.10.The relationship between the RMI and input power as a function of time.

    5 結(jié) 論

    本文研究了單微泡振動(dòng)特性及其應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了基于聲微流作用的微流控混合器,通過微孔結(jié)構(gòu)俘獲微泡,微泡在PZT的激勵(lì)下引起空氣-液體交界面產(chǎn)生振動(dòng),周圍液體發(fā)生微擾動(dòng),從而達(dá)到液體混合的效果.通過PS小球在微流控腔道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡可知微泡振動(dòng)引起的液體擾動(dòng)作用范圍是微泡直徑的20—25倍,即800—1000μm,作用范圍大.通過定量分析可知微泡振動(dòng)產(chǎn)生的微流在5 ms時(shí)已經(jīng)擴(kuò)展到整個(gè)腔道,37.5 ms時(shí)微泡產(chǎn)生的渦流已經(jīng)完全閉合,因此在165 kHz,8.08 V的輸入能下,微泡在5 ms時(shí)已經(jīng)可以較好地混合流動(dòng)液體,在37.5 ms時(shí),可以完全充分地混合流動(dòng)液體,實(shí)現(xiàn)了高速流動(dòng)液體快速高效地混合.通過比較不同能量下振動(dòng)微泡的混合效率,確定了165 kHz時(shí),輸入能量為8.08 V為最佳混合參數(shù).該液體混合器具有低成本、作用范圍大、混合效率高和能量低等優(yōu)勢(shì),在微流體混合方面有著重要意義.進(jìn)一步的研究工作中,將在側(cè)面觀察微泡表面的振動(dòng)情況,實(shí)驗(yàn)研究微泡的振動(dòng)在空間上形成的流場(chǎng).

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