面积阵列焊球快速制备技术与装置

为实现面积阵列封装中焊料凸点阵列的快速制备,提出了一种气动膜片活塞式熔融焊料微滴按需喷射装置.该装置利用微滴按需喷射技术对焊料液滴体积与沉积位置的高精度控制,实现直接植球功能.实验研究了装置各参数对液滴形成的影响,并通过单喷嘴按需逐点喷射直接在铜基板表面制作了5×7 Sn63 Pb37焊球阵列.此外,实验通过3×3阵列孔喷嘴并行喷射在硅基板上制作了3×3焊料凸点阵列.结果表明:气动膜片活塞式微滴喷射装置能实现大小均匀、尺寸和定位精度可控的焊球面积阵列的快速制备.     

单液滴蒸发实验装置设计及测试技术研究

分析润滑油液滴蒸发过程对于研究其蒸发燃烧机理具有重要的指导意义和实用价值。文章基于传统挂滴法原理,设计了单液滴蒸发实验装置,介绍了其基本原理和操作步骤;针对高速相机拍摄的液滴蒸发图像,利用Matlab编写了图像处理程序,分析了不同挂滴方法对实验结果分析的影响。初步实验结果表明,新型交叉纤维技术有助于液滴稳定度与圆形度的保持,Matlab膨胀腐蚀算法对图像分析处理的精确度更高。     

电荷探针法液滴粒度分布的测量结果与分析

利用液滴自身的带电来测量液滴粒度分布的测量系统－电荷探针法测量系统已初步研制成功，并在大型搅拌装置上进行了实际测量及其分析。     

阵列单液滴的捕获及单细胞分析

通过流动聚焦型微液滴生成装置进行油包水液滴的制备,比较了3种不同的单液滴阵列捕获芯片对单液滴的捕获效率和操作性能,选取上下开口圆形结构获得满意的单液滴捕获。进一步利用该液滴生成和捕获一体式芯片进行了液滴中单细胞的包覆、单细胞的实时染色和细胞存活状态的检测。在优化的实验条件下制备得到了粒径为75μm的单分散液滴,液滴捕获芯片中的单液滴截留率为100%,单细胞包覆率约为33%。对捕获液滴中的单细胞进行实时染色结果表明,在5 min内获得了满意的细胞核实时染色,并通过细胞死活实时染色对细胞存活状态直接进行了表征。     

多功能静电学实验装置设计及其在教学中的应用

实验装置通过一对带电平行金属板形成匀强电场,由可控带电液滴装置提供带电粒子,整个装置封闭在一个外壳中.该装置可以演示带电粒子在匀强电场中的加速、偏转现象,探究带电粒子在匀强电场中偏转运动的偏转量与哪些因素有关,探究平行板电容器的电容与哪些因素有关等.阐述了装置的原理,分析了装置的构成及其在教学中的应用方法.     

多功能静电学实验装置设计及其在教学中的应用

实验装置通过一对带电平行金属板形成匀强电场,由可控带电液滴装置提供带电粒子,整个装置封闭在一 个外壳中.该装置可以演示带电粒子在匀强电场中的加速、偏转现象,探究带电粒子在匀强电场中偏转运动的偏转 量与哪些因素有关,探究平行板电容器的电容与哪些因素有关等.阐述了装置的原理,分析了装置的构成及其在教 学中的应用方法.     

多级雾化过程中液滴破碎和粉末微观结构的形成

根据液体金属、气体、旋转装置和冷却液之间的相互作用规律，对多级雾化装置中金属液滴的破碎过程和粉末颗粒形状形成机理进行了分析；结合粉末颗粒的显微结构，从理论上分析了高冷速和大过冷情况下金属液滴的凝固过程。结果表明，该装置适宜于制备非晶、准晶、微晶等微细金属粉末。     

除尘脱硫装置气液两相流场的数值模拟

利用FLUENT软件对SHG-Ⅱ-Z型除尘脱硫装置内的气液两相流场进行了数值模拟.计算中选择RNG k-ε湍流模型及随机轨道模型,数值计算采用SIMPLEC算法.计算结果表明,实心圆锥喷射方式的除尘脱硫效率高于空心圆锥喷射方式;喷射液滴的直径和速度影响其在筒体内的分布,喷射速度越大,被完全脱除的液滴直径越大;进口气速影响液滴的脱除效率,当气速增大时要适当增大液滴的直径.     

毛细管电泳柱后化学发光检测器组装及应用

报道了一种改进的毛细管电泳柱后化学发光检测装置.将现行装置中的光电倍增管光电流检测器改成噪声和暗电流更小、灵敏度更高的光电倍增管光子计数器,反应毛细管末端出口处设置一引流装置,解决了由于柱后液滴形成而引起基线规律性波动的问题.利用改进后的装置,对铁(Ⅲ)的检出限可达1.0×10-10mol/L(2.0×10-18mol)比灵敏度最高的FIAICP-MS低10倍.方法快速简便,适合于痕量物质的检测.     

矿井排风热回收上喷淋液滴运动模型及其优化

为了减小矿井排风热回收装置的水损失量,设计了上喷式矿井排风热回收装置。通过液滴受力及运动分析,计算了不同迎面风速u_a下液滴不被吹飞的临界直径,以及不同迎面风速、液滴粒径d与液滴初速度u_d下,液滴最大上升高度。当u_d2u_a时,液滴最大上升高度主要由液滴初速度决定,迎面风速次之,液滴粒径影响很小;当u_d3u_a时,液滴最大上升高度由液滴粒径、液滴初速度、迎面风速共同决定。     

同轴共聚结构微流控芯片中HMX液滴生成的理论模拟与实验验证

微流控技术可为球形炸药颗粒的制备提供新的方法,但球形液滴的形成过程尚待深入研究。以奥克托今(HMX)为研究对象,基于COMSOL Multiphysics 5.5的两相流模块建立HMX球形液滴生成模型,采用数值模拟方法分别模拟出入口流速、接触角等因素对HMX液滴生成过程、大小以及生成时间的影响。结果表明：出入口流速的变化不仅影响生成液滴的大小还影响液滴的生成速率;接触角的变化主要影响生成液滴的大小。通过配置相应的高速摄影系统观察微流控芯片中HMX液滴的生成过程,发现理论模拟结果与实验结果的规律吻合较好,表明建模方法可以很好地反映实验过程。HMX液滴形成过程的模拟研究结果可为球形炸药的制备提供理论支撑。     

稀土掺杂氟化物材料制备过程中的双坩埚套构防氧装置的设计与应用

基于氟化物材料制备过程氟易被氧置换的特点,设计了一种双坩埚套构装置以用于氟化物材料的高温防氧烧结,采用该装置成功地制备出一系列高纯度的氟化物材料。实践表明,所设计的装置具有结构简单、成本较低等特性,完全能满足实验室制备小量氟化物材料的需要。     

超临界反溶剂过程中液滴传质行为模拟研究

在超临界反溶剂(SAS)过程中,液滴的传质行为是影响微粒尺寸和尺寸分布的关键因素.建立了有机溶液液滴与超临界反溶剂之间的传质模型,用于模拟超临界反溶剂制备超细微粒的传质过程.根据所建的模型,在不同温度和压力下,对超临界CO2和丙酮液滴进行了传质模拟研究.研究结果表明,对于CO2-丙酮溶液系统,随着压力和温度的升高,液滴直径膨胀的比率增大,液滴寿命缩短,液滴中心密度最大值增大,液滴达到饱和需要的时间增长.由于液滴膨胀和寿命是影响微粒形态分布的主要因素,最大液滴直径越大,液滴的存在时间越短,则反溶剂过程越迅速;过饱和度越大,成核速率越大,系统的扰动程度越大,因而获得的微粒尺寸就越小而且尺寸分布越均匀.     

柔性电子喷印制造液滴沉积控制研究综述

喷墨打印技术在柔性电子制备中得到了广泛应用,液滴精确沉积控制是实现高效率、高精度、高分辨率图案化控制的关键．基于单液滴沉积理论,分析了液滴飞行速度、黏度、几何尺寸、基板粗糙度与疏水特性等多种参数对铺展的影响;总结了流体体积(volume of fluid,VOF)、格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)、多体耗散粒子动力学(many-body dissipative particle dynamics,MDPD)等不同尺度液滴沉积问题的数值模拟方法与开展液滴沉积研究的实验方法．介绍了多液滴沉积融合机理以及通过喷墨打印制备点、线、膜结构的方法,针对液滴精确沉积定位问题,还分析了通过控制基板润湿性梯度、气流辅助、静电聚焦等方法,最后展望了喷墨打印的工程化应用及其研究和应用前景．     

单液滴运动相变模型

在对汽水分离装置中液滴运动过程中的相变现象描述和物理机理解释的基础上,结合压力变化条件下静止单液滴相变模型的基础和液滴运动模型,建立了单液滴运动相变模型。该模型给出了液滴运动过程中,由于流动阻力和局部结构改变造成压力降低,打破汽液相平衡而造成液滴的快速蒸发和汽液相平衡蒸发2个阶段的机理解释和数学表述,与已有结果和理论分析结果均较符合。该模型可以用于液滴在重力分离空间、旋风和旋叶分离器、波纹板分离器等汽水分离装置中运动相变过程中的分离效率计算,衡量液滴相变对汽水分离性能的影响,指导分离装置结构的优化设计。     

一种新颖的飞升级均匀液滴高频发生器

基于毛细管十字连接器构建了一种新型聚焦流微液滴发生器结构.相对于常规微流体聚焦流结构,在较低流量条件下,该结构能产生更小的液滴.实验数据表明,液滴尺寸最小到2μm,液滴发生频率高达20kHz.在该液滴发生结构中,液滴产生和收集毛细管的端部经过激光加热拉尖后,伸入到分散相通道在十字连接器处的出口.在实验中观察到,在毛细管尖端前面,分散相形成了一个稳定的泰勒锥形状,其中心形成一个尖端;该尖端进入拉尖的毛细管内部少许,液滴顺着尖端发射出来.实验发现当连续相和分散相流量比为1~60时,该结构能够稳定地制备微液滴.通过调节毛细管内径、尖端直径、尖端位置以及流量比,能有效地控制液滴直径.     

制备型高效液相色谱分离装置的研制

立足于国产材料和设备，成功地研制了一套较为实用的制备型高效液相色谱分离装置。根据不同的制备量和分离要求，该装置可以使用不同内径及不同柱长的制备柱，用于生化产品的制备分离，制备量可达数毫克至数百毫克。     

基于微液滴的ZnO纳米结构制备及荧光检测性能研究

基于液滴微反应器,通过水热法合成ZnO纳米结构.该芯片集成了多种功能单元,包括用于液滴生成的T形通道,液滴汇合的Y形通道,以及快速混合和观察纳米结构形成的S形通道.通过调节水相和油相的流量改变液滴的尺寸,研究微液滴中制备的纳米结构的形貌和尺寸,并利用硫氰酸荧光素标记的羊抗牛IgG研究其荧光检测性能.该工作表明,通过流体动力学耦合形成的微液滴可制备ZnO纳米结构,其颗粒形貌和尺寸随着液滴尺寸的变化而改变.加热温度为75℃,油相、氨水、锌盐溶液流量分别为600、30、90μL/h时制备的ZnO纳米结构具有最优的荧光检测性能.     

双液滴同时垂直撞击液膜数值研究

应用数值法对双液滴垂直撞击液膜的动力学行为进行研究.采用VOF法结合网格局部瞬时加密技术捕捉气液两相界面.主要讨论了液滴韦伯数和液滴间距对碰撞演化过程和飞溅特性的影响,给出演化过程中包括二次液滴数量及尺寸等特性参数的变化规律.结果表明,双液滴撞击液膜,除了会生成皇冠形水花外,还会出现水花相撞形成的中心射流.在研究范围内,中心射流产生的二次液滴尺寸比皇冠形水花处生成的液滴尺寸小,中心射流破碎较早,所以二次液滴平均尺寸初始阶段增长较快,后期变化较慢,近似呈现线性增长.     

基于界面追踪法的双液滴流动特性数值模拟

基于界面追踪法(front-tracking method,FTM)建立了重力场中多个气液界面间相互耦合的数值模型。以两个液滴的自由落体运动为研究对象,在不同Reynolds数(Re)、Eotvos数(Eo)和液滴初始中心距的情况下进行数值分析。研究结果表明:当液滴初始中心距较大(Lc/D≥4)时,两个液滴间的相互作用很小,对液滴的变形和运动过程不产生影响,而此时液滴的运动特性由Re和Eo决定;当液滴初始中心距较小(Lc/D=2)时,液滴在下落过程中的变形是不对称的,并且液滴会相互排斥,在大Re和Eo时,这种现象更加明显。