實(shí)驗(yàn)名稱：非牛頓流體聲彈性流的微通道研究實(shí)驗(yàn)

研究方向：流體在聲學(xué)微流控中的復(fù)雜流動(dòng)行為

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：探究流體流變特性對聲彈性流的影響。

測試設(shè)備：信號(hào)發(fā)生器，ATA-308功率放大器，Micro-PIV粒子測速系統(tǒng)等。

實(shí)驗(yàn)過程：

圖：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖

配制不同濃度（50–1000ppm）的聚環(huán)氧乙烷（PEO）水溶液，利用應(yīng)力控制流變儀在25°C下測量剪切粘度與彈性模量，驗(yàn)證其Boger流體特性（恒定粘度，顯著彈性）。通過ATA-308功率放大器將信號(hào)發(fā)生器輸出的2.0±0.6kHz正弦波放大，驅(qū)動(dòng)微通道內(nèi)尖銳邊緣振動(dòng)，激發(fā)聲彈性流場。采用熒光聚苯乙烯微球示蹤流場，結(jié)合微尺度粒子圖像測速系統(tǒng)捕捉流速矢量分布，分析低流速（Q<600μL/min）下的混合遲滯與高流速（Q>1000μL/min）流型退化現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖：實(shí)驗(yàn)結(jié)果1

圖：實(shí)驗(yàn)結(jié)果2

低濃度PEO（50ppm）在聲場下表現(xiàn)為聲學(xué)主導(dǎo)的正模式（GI>0），而高濃度（1000ppm）因彈性效應(yīng)增強(qiáng)，呈現(xiàn)擾動(dòng)范圍減小的負(fù)模式（GI<0）。通過Wi-Re相圖量化彈性與慣性競爭機(jī)制，結(jié)合短時(shí)傅里葉變換（STFT）解析時(shí)空擾動(dòng)衰減規(guī)律，揭示聲彈性流中剪切層重附著區(qū)對分子遷移的抑制效應(yīng)（擾動(dòng)強(qiáng)度降低30–50%），為復(fù)雜流體微操控提供理論依據(jù)。

功率放大器推薦：ATA-308C

圖：ATA-308C功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇