微流中借助黏度梯度实现粒子流聚焦与分裂
软凝聚态物质
2021-10-06 v1
摘要
微流被 intensive 用于研究和控制粒子(包括生物细胞与胶囊等软粒子)的动力学。经典结果是线性剪切流中椭圆形变软粒子的坦克履带式运动，其在主体内不跨直 streamline 迁移。然而，软粒子在泊肃叶流中会跨直 streamline 迁移。本文描述一种软粒子跨 streamline 迁移的新机制：若黏度垂直于 streamline 变化，则粒子会跨 streamline 向低黏度区域迁移，即便在线性剪切流中亦如此。其与排斥性粒子-边界相互作用的耦合导致线性剪切流中粒子聚焦，吸引子 streamline 更靠近低黏度区壁面。泊肃叶流中垂直于 streamline 的黏度变化导致粒子吸引子偏移甚至分裂，这可能为粒子分离提供有趣应用。吸引 streamline 的位置取决于粒子属性，如尺寸与弹性。由黏度变化引起的跨流迁移通过解析分析、带广义 Oseen 张量的 Stokesian 动力学模拟及格子玻尔兹曼模拟予以解释。
引用
@article{arxiv.1903.11018,
title = {Focusing and splitting of particle streams in microflows via viscosity gradients},
author = {Matthias Laumann and Walter Zimmermann},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.11018},
year = {2021}
}