使用双面相位阵列的多对悬浮滴的凝聚
Jianqing Li1, Nicholas J Goddard1, Ruamsiri Songsaeng1
1School of Chemistry, University of Birmingham, Birmingham B15 2TT, UK.
Ultrasonics sonochemistry
|April 3, 2025
概括
研究人员开发了一种新的算法 (DS-PAT) 和用于声波悬浮的宽均陷,使多达6对空气中液滴能够稳定地凝聚在一起,用于化学反应.
科学领域:
- 声学操纵和流体动力学.
- 在化学和生物反应中的应用.
背景情况:
- 声波悬浮和滴滴凝聚对于无接触化学和生物反应至关重要.
- 目前的方法仅限于使用双面相位阵列的3对滴滴,缺乏用于多对或顺序多反应剂添加的一般设计原则.
研究的目的:
- 建立允许操纵和凝聚超过3对滴滴的声场的一般设计原则.
- 开发一种用于复杂反应的多个滴滴列的顺序凝聚的方法.
- 为了克服声学悬浮控制现有算法的局限性.
主要方法:
- 研究了宽与窄的声学陷对于滴滴凝聚的适用性.
- 开发并应用了一个新的算法,DS-PAT (直接搜索 - 阶段阵列轨迹),用于声场设计.
- 使用定制制造的声学扫描设置进行对模拟进行实验验证.
主要成果:
- 已经证明,由于扩展的声能,宽声陷对于滴滴凝聚更有效.
- 使用广泛的均陷和DS-PAT算法,实现了高达6对液滴的稳定声波悬浮和凝聚.
- 成功设计并实施了Belousov-Zhabotinsky反应的4列滴滴 (每列2个) 的顺序凝聚.
结论:
- 建立了设计声场的一般原则,以实现稳定的多滴柱凝聚.
- DS-PAT算法为双面相位阵列提供了一个全局方法,推进了空中滴滴操纵.
- 这项工作使空气中的水滴能够产生稳定高效的化学和生物反应,扩大了微流体研究的可能性.
