實驗(yan)名稱(cheng)：雙核(he)復合液滴融合實驗(yan)

　　研究方(fang)向：微流控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)技(ji)(ji)術(shu)是近些年發展(zhan)(zhan)起(qi)來的(de)新(xin)興技(ji)(ji)術(shu)，它(ta)(ta)將(jiang)微納米(mi)通(tong)(tong)道(dao)集成(cheng)(cheng)到幾(ji)平方(fang)厘(li)米(mi)的(de)芯(xin)片上，并通(tong)(tong)過施(shi)加外加物(wu)理(li)場，對通(tong)(tong)道(dao)中(zhong)的(de)流體及流體中(zhong)分(fen)(fen)(fen)散的(de)微納顆粒進行控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制和(he)操(cao)縱。由于微機電系統領域的(de)迅速發展(zhan)(zhan)，如今(jin)人們(men)借助于微機電系統加工技(ji)(ji)術(shu)已(yi)經(jing)能(neng)夠制備(bei)出各種高集成(cheng)(cheng)、跨尺度(du)和(he)高可控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)性的(de)微流控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)芯(xin)片，因此它(ta)(ta)被廣(guang)泛用(yong)于生(sheng)(sheng)物(wu)醫療(liao)、新(xin)型材料(liao)和(he)前沿(yan)工程等多個(ge)領域。液滴(di)微流控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)作為微流控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)技(ji)(ji)術(shu)的(de)一個(ge)重要分(fen)(fen)(fen)支，在微流控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)芯(xin)片中(zhong)通(tong)(tong)過控(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)制互不相溶的(de)兩相或者多相流體來制備(bei)和(he)操(cao)縱獨(du)立(li)單分(fen)(fen)(fen)散的(de)液滴(di)單元，主要被用(yong)于生(sheng)(sheng)化分(fen)(fen)(fen)析(xi)、微納材料(liao)合(he)成(cheng)(cheng)和(he)精密微反應器等前沿(yan)領域，例如單細胞檢測(ce)、生(sheng)(sheng)物(wu)大分(fen)(fen)(fen)子(zi)分(fen)(fen)(fen)析(xi)和(he)納米(mi)顆粒制備(bei)等。

　　實(shi)(shi)驗(yan)目(mu)的(de)：研究在固(gu)定電(dian)導率(lv)(lv)下，電(dian)信號頻率(lv)(lv)增(zeng)大液滴融合所(suo)需要的(de)電(dian)壓(ya)情況。確定不同參(can)數下液滴融合區域，在不同電(dian)導率(lv)(lv)下液滴的(de)電(dian)壓(ya)和頻率(lv)(lv)融合區域，為實(shi)(shi)際應用中的(de)參(can)數選擇提(ti)供了可(ke)靠的(de)參(can)考

　　測(ce)試設備：熒(ying)光顯微(wei)鏡、信號發生器、微(wei)量注射泵、ATA-2021高壓放大器、數字攝像機、微(wei)流控芯片。

　　實驗過(guo)(guo)程：信(xin)號(hao)發(fa)生器(qi)施加不同頻(pin)率的(de)正弦信(xin)號(hao)以(yi)后(hou)，通過(guo)(guo)功率放大(da)器(qi)放大(da)到10~60V,隨(sui)機排(pai)布的(de)液(ye)(ye)(ye)滴(di)首先發(fa)生旋轉，液(ye)(ye)(ye)滴(di)兩內(nei)核的(de)連心線(xian)與電(dian)(dian)場方向趨近平行。隨(sui)后(hou)液(ye)(ye)(ye)滴(di)內(nei)核發(fa)生融合(he)，但是外(wai)(wai)殼在(zai)合(he)適的(de)電(dian)(dian)壓下(xia)依然保(bao)持完好。電(dian)(dian)壓過(guo)(guo)大(da)，液(ye)(ye)(ye)滴(di)的(de)外(wai)(wai)殼也會破(po)裂(lie)，導致液(ye)(ye)(ye)滴(di)可(ke)(ke)控融合(he)失敗。然而，液(ye)(ye)(ye)滴(di)外(wai)(wai)殼破(po)裂(lie)為(wei)內(nei)核的(de)可(ke)(ke)控釋放提供了方法。融合(he)以(yi)后(hou)撤(che)掉外(wai)(wai)加電(dian)(dian)信(xin)號(hao)，由于中(zhong)間相相比內(nei)相黏度較(jiao)大(da)，內(nei)核在(zai)剛剛融合(he)以(yi)后(hou)呈(cheng)橢圓狀，隨(sui)后(hou)在(zai)表(biao)面張力的(de)作用下(xia)恢復成球(qiu)形。本實驗中(zhong)使用內(nei)相和外(wai)(wai)相電(dian)(dian)導率均(jun)為(wei)8mS/m，電(dian)(dian)場頻(pin)率為(wei)10kHz~500kHz，幅值為(wei)40V。

　　實(shi)驗結果(guo)：實(shi)驗發(fa)現液滴(di)(di)在(zai)電信(xin)號(hao)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)10kHz至400kHz范(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)內(nei)可(ke)以(yi)發(fa)生融合，并(bing)且低壓(ya)(ya)閾值和高壓(ya)(ya)閾值的(de)變化趨(qu)勢類似。在(zai)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)小于(yu)140kHz時(shi)，低壓(ya)(ya)閾值和高壓(ya)(ya)閾值均(jun)隨著頻(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)升高而(er)(er)升高，曲線斜率(lv)(lv)逐(zhu)漸增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)(da)。當(dang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)大(da)(da)于(yu)140Khz時(shi)，高壓(ya)(ya)閾值達(da)到(dao)平臺期(qi)，不(bu)再隨頻(pin)(pin)率(lv)(lv)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)(da)而(er)(er)升高，而(er)(er)低壓(ya)(ya)閾值繼續隨頻(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)(da)而(er)(er)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)(da)，最(zui)后(hou)低壓(ya)(ya)與高壓(ya)(ya)閾值在(zai)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)約為400kHz處相交。對于(yu)特定的(de)電場(chang)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)，液滴(di)(di)內(nei)核(he)融合存(cun)在(zai)一個特定的(de)電壓(ya)(ya)范(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)，。實(shi)驗結果(guo)顯示液滴(di)(di)融合的(de)電壓(ya)(ya)范(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)Uop先增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)(da)后(hou)減小，在(zai)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)為100kHz時(shi)達(da)到(dao)電壓(ya)(ya)范(fan)(fan)(fan)圍(wei)(wei)最(zui)大(da)(da)值22.5V。頻(pin)(pin)率(lv)(lv)100kHz是此實(shi)驗條件下液滴(di)(di)融合的(de)最(zui)佳頻(pin)(pin)率(lv)(lv)。

　　這種電壓(ya)隨頻(pin)率(lv)升高的(de)現象可以由兩種效(xiao)應解釋。第一(yi)，液(ye)(ye)(ye)滴(di)內核表面的(de)流動(dong)由中(zhong)間相(xiang)的(de)南(nan)北(bei)極(ji)向兩核之間流動(dong)，從而(er)(er)阻礙液(ye)(ye)(ye)滴(di)之間的(de)融(rong)合，這種流動(dong)隨著(zhu)電信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)增(zeng)大(da)而(er)(er)增(zeng)強，從而(er)(er)對融(rong)合起到抑(yi)制作用。第二，相(xiang)同電壓(ya)下液(ye)(ye)(ye)滴(di)內核的(de)變(bian)形隨著(zhu)頻(pin)率(lv)增(zeng)大(da)而(er)(er)減(jian)小，因此為了達到相(xiang)同的(de)變(bian)形量，頻(pin)率(lv)增(zeng)大(da)時(shi)電壓(ya)也需要相(xiang)應的(de)增(zeng)大(da)才能進一(yi)步(bu)驅動(dong)內核之間的(de)薄(bo)膜(mo)變(bian)薄(bo)到一(yi)定的(de)程度(du)，使得液(ye)(ye)(ye)滴(di)融(rong)合。

　　電壓放大器(qi)推薦(jian)：ATA-2021高壓放大器(qi)

　　圖：ATA-2021高壓放大器指標參數

　　西(xi)安(an)(an)安(an)(an)泰電(dian)子(zi)是專業(ye)從(cong)事(shi)功(gong)率放(fang)大器(qi)(qi)、高壓(ya)放(fang)大器(qi)(qi)、功(gong)率信號源(yuan)、前置微(wei)小信號放(fang)大器(qi)(qi)、高精(jing)度電(dian)壓(ya)源(yuan)、高精(jing)度電(dian)流源(yuan)等(deng)電(dian)子(zi)測量儀器(qi)(qi)研發、生產和銷售的(de)(de)高科技企業(ye)，為(wei)用戶提供(gong)具(ju)有(you)競(jing)爭力的(de)(de)測試方案(an)。Aigtek已經成為(wei)在(zai)業(ye)界擁(yong)有(you)廣泛產品(pin)線，且具(ju)有(you)相當規模的(de)(de)儀器(qi)(qi)設備供(gong)應(ying)商，樣機都支持免費試用。如想了解更多功(gong)率放(fang)大器(qi)(qi)等(deng)產品(pin)，請(qing)持續關注安(an)(an)泰電(dian)子(zi)官網hkdyw.cn或撥打029-88865020。