使用六端口微流控西片控制拉伸流中液滴的碰撞

两个分散的液滴在悬浮液基质中的碰撞是聚并的第一步。然而，为了量化合并的速度，碰撞的结构应该是可定义的，并且引起碰撞的力应该是可测量的。2023年3月9日，加拿大多伦多大学的 Aysan Razzaghi 教授团队在Arxiv Physics Fluid Dynamics发表题为“Controlled collision of drops in extensional flow using a six-port microfluidic device”的研究论文，提出了一种利用六端口微流体通道中的水动力来引导两个液滴在伸展流中碰撞的策略。通过在控制回路中实现解析解，可以使用单个控制参数确定将液滴导向各自目标点所需的流量。这个参数χ∗是一个无因次的时间尺度，它可以用两种方式之一来控制液滴:1)通过启动所有6个端口来产生具有两个滞点的流场(χ∗≪1)，或2)通过关闭某些端口并通过剩余的活动端口产生线性扩展流(χ∗≠1)。我们确定了更适合六端口微流控通道中Hele-Shaw液滴碰撞的特定方向。基于上述策略，我们设计并实现了半径为~100 μm的Hele-Shaw全氟萘滴在硅油中的可控正面碰撞和掠射碰撞。利用保角映射技术建立了考虑Hele-Shaw液滴间流体动力相互作用引起的流场扰动的解析解。两个Hele-Shaw液滴在酒窝模式下发生正面碰撞时的聚并时间与流体动力流的应变速率无关。