微纳流道内聚合物刷与流体相互作用的多尺度模拟和实验研究

项目名称： 微纳流道内聚合物刷与流体相互作用的多尺度模拟和实验研究

项目编号： No.51175223

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 机械工程学科

项目作者： 左春柽

作者单位： 吉林大学

项目金额： 62万元

中文摘要： 用聚合物刷来构造材料表面的纳米结构是一种简单高效的纳米制造新方法，可改变微纳尺度流道的润湿、摩擦及生物相溶性等表面性能，赋予了微流控芯片许多新功能。由于聚合物刷构象的复杂性，存在诸如溶剂效应如何诱发聚合物变形进而影响电渗流等许多未解决的开放性的问题，迫切需要研究聚合物刷与流体之间的相互作用规律。本项目提出一种非连续等效界面模型，解决微纳流道内流体与聚合物刷的相互作用多尺度模拟的边界层处理问题，实现跨尺度区域分子模拟的自动跟踪，建立多尺度模型，开发多尺度模拟算法；通过模拟和实验研究聚合物刷的伸展等构象变化对微纳流道内压力降及流速的影响，流体对聚合物刷边界摩擦力、滑移长度及双电层分布的影响，溶剂效应诱发的聚合物构象转变对电渗流的影响；阐明微纳流道内聚合物刷与流体相互作用的规律；设计并实现具有聚合物刷结构的新原理纳米混合器和新型电泳分离微流控芯片。本项目的研究成果可指导生物微纳流控芯片的设计。

中文关键词： 聚合物刷；微流控；纳米通道；多尺度模拟；电渗流

英文摘要：

英文关键词： Polymer brush；Microfluidics；Nanochannel；Multiscale simulation；electroosmotic flow