可变形微通道在压力驱动的水相聚合物溶液中的动力学响应

微流控通道是生物医学技术和过程工程中不可或缺的元件，能够灵活处理具有复杂属性的流体，往往是粘性和弹性属性的组合。尽管在小尺度流体-结构相互作用方面取得了显著进展，但对于变形微通道中复杂流体的实验洞察仍然有限。本文使用聚合物溶液作为模型类弹性流体进行受控实验，考察聚合物浓度对细长圆柱形微通道弹性机械特性的影响。结果表明，稀释态和半稀释态聚合物溶液在分子量不同的情况下，流体-结构相互作用存在显著差异。随着聚合物浓度的提高，这些相互作用加剧，导致高剪切区域的压力下降，而低剪切区域的压力上升，这与局部壁面变形有关。更高浓度溶液的增强弹性性进一步放大局部变形，扰动流动并耗能，导致压力下降呈非线性上升。这种行为因由复合物网络引起的溶液增大表观粘度而加剧。我们还发展了一个考虑聚合物链可伸展性的流动致变形理论模型。这些见解突出了聚合物构型在优化流动特性中的重要性，推动了生物医学和工业应用中自适应微流控装置的发展，以实现最佳性能。