局部约束梯度下按需微流控液滴夹断与分裂
流体动力学
2025-06-30 v2
摘要
我们报告了约束在矩形微通道中的细长液滴的夹断现象。液滴夹断由通道形貌的局部变化引起，并可能导致其破裂。通道形貌的改变要么通过通道底壁的可逆局部膨胀实现，要么通过在通道中不可逆地构建约束梯度来实现。有趣的是，在这两种情况下，通道高度几微米的收缩都会导致液滴沿通道宽度方向发生夹断。如果这种夹断使得液滴在其变形处不再受约束，即液线变为三维，则液滴会分裂成两个。通过最小化通道约束梯度下液滴的表面能，我们能够预测其夹断或破裂（如果发生的话）。然后，通过一个半解析模型捕捉液滴变形的动力学，该模型假设大部分粘性耗散位于通道四个角落的沟槽中。反过来，我们证明，通过在经典光学显微镜下测量液滴的夹断动力学，可以利用该动力学模型提取通道的平均形貌变化，精度可达几微米。
引用
@article{arxiv.2410.23538,
title = {On-demand microfluidic droplet pinching and splitting under local confinement gradients},
author = {Margaux Kerdraon and Albane Théry and Marc Pascual and Stéphanie Descroix and Marie-Caroline Jullien},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.23538},
year = {2025}
}