在正方形微通道中,聚合物微粒的惯性迁移

科学领域:

• 计算流体动力学 计算流体动力学
• 聚合物物理 聚合物物理
• 微流体学 微流体学

背景情况:

• 聚合物米塞尔是具有核心外架构的复杂结构.
• 了解它们在微流体设备中的行为对于诸如分离等应用至关重要.
• 惯性迁移是影响微通道中的粒子行为的一个关键现象.

研究的目的:

• 在正方形微通道中研究星状和船员切割的聚合物微粒的惯性迁移.
• 确定控制这些微粒的平衡位置的因素.
• 基于它们的迁移行为,探索细胞分离的潜在方法.

主要方法:

• 混合模拟将格子-博尔兹曼方法 (流体流动) 和分子动力学 (聚合物行为) 结合起来.
• 通过不同雷诺兹数的方形微通道分析小细胞迁移.
• 星形和船员切割的微粒行为的比较.

主要成果:

• 两种小细胞类型都表现出两个平衡位置,随着雷诺兹数 (Re) 的增加,从中心偏离中心.
• 与软颗粒不同,阻塞比不是主要因素;微粒形状和核心大小至关重要.
• 类似星状的微粒向墙壁迁移,随着Re的增加,从球形变形为圆盘形,而船员切割的微粒变成圆形.
• 当疏水性核心大小相等时,星状和船员切割的微粒表现出类似的平衡位置.

结论:

• 核心-外聚合物微粒的平衡位置是由特定的核心和外尺寸决定的,特别是疏水性核心尺寸,而不仅仅是整体尺寸.
• 这一发现为在微流体系统中使用惯性迁移分离聚合物微粒提供了一种新的方法.