T 型 junction 中胶囊的变形与分选

我们通过实验研究了在低雷诺数恒定体积通量流动中，单个胶囊通过矩形截面通道的 T 型 junction 时的运动与变形。我们使用毫米级卵清蛋白-海藻酸盐胶囊，其制备与表征独立于流动实验进行。居中的胶囊以恒定速度沿通向 T 型 junction 的直线通道运动，在 junction 处减速并在展向膨胀，然后转入两个相同的子通道之一。在那里，非惯性升力将其重新居中并松弛形状，直至达到稳态传播。我们发现，在给定通道几何中固定尺寸胶囊的动力学由毛细数 Ca 支配，其定义为黏性剪切力与弹性恢复力之比。我们通过将胶囊在平行板间静态压缩至初始直径的 50% 来量化弹性力，而非通过包覆膜的杨氏模量，以考虑不同的膜厚度、预充胀和非线性弹性变形。我们表明，不同刚度胶囊在 T 型 junction 中的最大伸展可坍缩到 Ca 的一条主曲线上。因此，它在恒定流速下提供了胶囊相对刚度的灵敏度量，特别是对较软胶囊。我们还发现 T 型 junction 可根据刚度对固定尺寸胶囊进行分选，因为胶囊被带入子通道的 junction 位置唯一依赖于 Ca。我们证明可通过扩散器增强初始胶囊分离，将 T 型 junction 用作分选装置。