實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：功率放大器在多組分微液滴交流電場(chǎng)下可控融合研究中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

該微液滴可控融合系統(tǒng)利用電場(chǎng)力作為融合驅(qū)動(dòng)力，采用不同形式的電極設(shè)計(jì)和波形設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了微尺度液滴的可控融合，同時(shí)系統(tǒng)性地研究了流速、組分比、表面張力、介電常數(shù)和電導(dǎo)率等參數(shù)。研究表明，電場(chǎng)條件的調(diào)控可以實(shí)現(xiàn)不同工況下毫秒級(jí)的液滴融合過(guò)程，融合區(qū)域和反應(yīng)時(shí)間都可以通過(guò)施加電壓和頻率來(lái)調(diào)節(jié)，具有極高的可控性。

研究方向：微液滴可控融合

測(cè)試設(shè)備：ATA-7030高壓放大器、Fusion4000-X、Photronfastcamnova、TektronixAFG1062

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

實(shí)驗(yàn)通過(guò)一臺(tái)Fusion4000-X高精度注射泵、兩臺(tái)HarvardPHDULTRATMCPConstantPressureSyringePumps和一些氣密微升注射器（Hamiltongastight）組成了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的流量系統(tǒng)，將不同種類(lèi)的流體注入預(yù)先設(shè)計(jì)的微通道中，管路由耐化學(xué)腐蝕的PTFE微管進(jìn)行連接，以防止腐蝕。電學(xué)系統(tǒng)由信號(hào)發(fā)生器和功率放大器（AigtekATA-7030高壓放大器）組成，施加的電壓范圍為0至3kV，頻率范圍為0至10kHz。圖像觀測(cè)采用全分辨率1024×1024的12800fps高速相機(jī)和顯微鏡來(lái)捕捉液滴聚結(jié)的動(dòng)態(tài)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

研究結(jié)果表明，融合區(qū)域和反應(yīng)時(shí)間都可以通過(guò)施加的電壓和頻率來(lái)調(diào)整，其中根據(jù)不同融合現(xiàn)象可以分為兩種形式的融合方式：液滴接觸融合和液滴擠壓聚結(jié)，后者常常發(fā)生在液滴生成位置，擠壓效果能促進(jìn)融合過(guò)程。介電常數(shù)、電導(dǎo)率和表面張力等流體特性對(duì)融合行為有顯著影響。1.增加相對(duì)介電常數(shù)可以降低融合的起始電壓，從原先的250V減少到30V；2.隨著表面活性劑的添加，完美融合的有效電壓范圍逐漸減小，實(shí)現(xiàn)不同電壓范圍下液滴的選擇性融合；3.電導(dǎo)率的增加降低了介電力的作用，使得起始融合電壓從400V上升到1500V。最后，我們通過(guò)上述方法實(shí)現(xiàn)了水相Janus液滴的可控制備，同時(shí)能夠很好地控制Janus液滴的融合條件。

Aigtek安泰ATA-7030高壓放大器在本次實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮的作用：作為一個(gè)穩(wěn)定的高壓功放，放大示波器的信號(hào)

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審核編輯 黃宇