界麵上的傳(chuan) 輸現象常常決(jue) 定或限製流程的整體(ti) 性能。直接研究微米尺度界麵上動量、質量和熱的界麵輸運，對於(yu) 進一步優(you) 化各種微觀和宏觀尺度技術具有重要意義(yi) 。荷蘭(lan) 特文特大學(University of Twente, The Netherlands)的軟物質小組由教授Dr. Rob Lammertink領導，本文中構建了一種微流體(ti) ，通過熒光壽命成像顯微鏡（FLIM）原位測量流經氧泡的水溶液中溶解氧濃度分布，研究了氣體(ti) 吸收的淨速率。旨在更好地理解邊界附近的傳(chuan) 輸現象，以便改進各種過程，如脫鹽、物種分離和(圖)催化反應。
LIFA熒光壽命成像在微流體(ti) 中的運用——研究氧在濕滑氣液界麵上的輸運
微流體(ti) 提供了一個(ge) 理想的平台，允許集成“可控”的表麵和直接測量附近的傳(chuan) 輸現象。Elif Karatay在特文特大學攻讀博士學位期間使用微流體(ti) 氣泡墊層，製作了其中一個(ge) 微通道壁作為(wei) 由交替固體(ti) 壁和微氣泡組成的超疏水表麵(圖1)。她通過熒光壽命成像顯微鏡實驗測量和數值估計了在短接觸時間內(nei) 穩定氣液界麵上氣體(ti) 吸收的動態傳(chuan) 質。
圖1 (a)微流控氣泡墊。(b)FLIM實驗中相同設置下水中溶解氧的數值模擬，顏色條表示氧的濃度。(c)由FLIM解析的壽命場疊加在亮場顯微鏡圖像上，顯示氣泡進入到水中，顏色條表示熒光壽命，以納秒為(wei) 單位。
通過頻域熒光壽命成像(FD-FLIM)顯微鏡對流經氧泡的水溶液中的溶解氧濃度分布進行原位測量，研究了氣體(ti) 吸收到水中的速率。利用FLIM對氧濃度進行成像，采用釕基氧敏發光染料ruthenium tris(2,2’ -dipyridyl) dichloride hexahydrate(RTDP)，符合氧猝滅的單衰變函數。在FLIM實驗中，在蔡司Axio Observer倒置顯微鏡上使用了擴展Lambert Instruments的FLIM附件(LIFA-X)係統。LIFA-X由一個(ge) LED光源和一個(ge) Lambert像增強相機(TRiCAM)組成，在門控模式下操作可以獲得熒光壽命。
為(wei) 了校準測量，分別在無氧(N2飽和)、空氣和氧飽和水溶液中測量氧敏RTDP的壽命，其中微氣泡分別由氮氣、空氣和氧氣氣體(ti) 組成。在下麵的傳(chuan) 質實驗中，在微通道的邊界處建立氧氣微氣泡，工作液為(wei) 脫氧RTDP水溶液，通過橫向排列的氧氣氣泡(圖1c和圖2)。
在不同的軸向位置測量了RTDP在溶液側(ce) 微通道H方向上的壽命(圖2)。通過在交替微通道壁附近測量最小熒光壽命數據，經過實驗確定了氣泡界麵的輪廓和位置。圖2顯示了在同一微泡微通道的不同軸向位置用FLIM測量的連續壽命場，可以觀察到沿下遊流動邊界層厚度的增加。這裏，在圖2c中，擴散邊界層的厚度為(wei) 微流道高度H的23%，由於(yu) 雷諾數Re為(wei) 7.5，擴散邊界層沒有進一步延伸到微流道內(nei) 部。
圖2 軸向位置x的連續壽命場。圖中表示了沿下遊流動時邊界層厚度增加的定量可視化(45 μl/min)。流動方向為(wei) 從(cong) 左到右。顏色條指的是生命周期，以納秒為(wei) 單位。虛線箭頭表示軸向位置，在該位置上獲得了微通道高度上的局部氧濃度分布。
利用FLIM測量的局部濃度梯度，得到了氣相到液相氧通量的局部分布。此外，根據這些局部通量分布可以計算相對於(yu) 的空間平均總吸氧通量。
FLIM實驗結果表明，在氣液接觸時間較短的情況下，光滑微氣泡對氣體(ti) 溶解具有額外的傳(chuan) 質阻力。這種傳(chuan) 質阻力導致氣體(ti) 吸收比傳(chuan) 統公認的平衡界麵模型——亨利定律所預測的要慢。在非平衡條件下，實驗結果與(yu) 數值模擬結果吻合較好。結果表明，短接觸時間可能無法建立相平衡態。
相關(guan) 文獻：
[1]Karatay, E.,Tsai, P.A.,Lammertink, R.G.H.. Rate of gas absorption on a slippery bubble mattress[J]. Soft matter,2013,9(46).
關(guan) 於(yu) 昊量光電：
上海昊量光電設備有限国产黄色在线观看是光電国产欧美在线專(zhuan) 業(ye) 代理商，国产欧美在线包括各類激光器、光電調製器、光學測量設備、光學元件等，涉及国产成人在线观看免费网站涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫療、科學研究、國防、量子光學、生物顯微、物聯傳(chuan) 感、激光製造等；可為(wei) 客戶提供完整的設備安裝，培訓，硬件開發，軟件開發，係統集成等服務。
您可以通過我們(men) 昊量光電的官方網站www.weilancj.com了解更多的国产欧美在线信息，或直接來電谘詢4006-888-532。
展示全部 
