Raydrop:基于非嵌入式共流聚焦的通用液滴生成器
流体动力学
2020-12-14 v1
摘要
大多数商用微流控液滴生成器依赖于在聚合物或玻璃芯片中实现的平面流聚焦构型。然而,平面几何存在诸多局限与缺陷,例如根据所涉及的流体需要使用特定涂层或专用表面活性剂。相反,得益于其轴对称几何结构,基于玻璃毛细管的液滴生成器原则上不依赖于流体。但它们从未进入市场,因为其组装需要依赖工艺且不可扩展的制造技术。在此我们提出一种称为 Raydrop 的新装置,其基于两根浸入含连续相加压腔室中的毛细管对齐。分散相通过其中一根毛细管上的 3D 打印喷嘴流出,该喷嘴置于用于收集液滴的提取毛细管前方。这种轴对称流聚焦的非嵌入式实现被称为共流聚焦。实验结果表明该装置在可乳化流体种类以及可获得液滴半径范围方面具有通用性,且既不需要表面活性剂也不需要涂层。此外,基于准稳态假设对 Navier-Stokes 方程进行的数值计算,在改变几何与流体参数时,能正确预测滴落区的液滴半径以及滴落-射流转变。滴落区保证的单分散性、制造技术的鲁棒性、数值建模的优化能力以及构型的通用性,使 Raydrop 技术在迈向高通量液滴生成过程的竞争中具有极高潜力。
引用
@article{arxiv.2002.06909,
title = {Raydrop : a universal droplet generator based on a non-embedded co-flow-focusing},
author = {Adrien Dewandre and Javier Rivero-Rodriguez and Youen Vitry and Benjamin Sobac and Benoit Scheid},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.06909},
year = {2020}
}