玻璃基微纳通道的制造及应用研究

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1、中图分类号:TH113论文编号：102870118-S082学科分类号:080104硕士学位论文玻璃基微纳通道的制造及应用研究研究生姓名吴必成学科、专业工程力学研究方向振动工程与振动利用指导教师姚志远教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringStudyonFabricationandApplicationofMicro-nanoChannelsbasedonGlassAThes

2、isinEngineeringMechanicsbyBi-chengWuAdvisedbyProfessorZhi-yuanYaoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以

3、将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要固态微纳通道，是指孔径小于几个微米的三维孔，当孔径小于100纳米时又被称为纳通道。固态微纳通道用于基因测序，被认为是快速测序方法中最具竞争力的一种方式。课题以固态微纳通道器件为研究对象，研究三维玻璃毛细管微纳通道工业化生产的制造方法和工艺，研究其在生物和医药工程领域中的应用价值。本文以玻璃基微纳通道的工业化制造为研究对象，针对玻璃毛细管拉伸过程中出现的孔内径堵塞的现象，提出对玻璃基

4、微纳通道的切割方法，制造孔径小于1μm的玻璃基微纳通道，以及探索其在微液滴生成领域的应用。具体工作如下：首先研究了玻璃基毛细管微纳通道拉制过程，针对微纳通道出现堵塞的现象，对前人的基于激光加热的毛细管拉伸装置提出改进，拉制出尖端堵塞的玻璃基毛细管且尖端未堵塞区域的内径小于1μm；其次利用振子的弯振为毛细管尖端提供位移载荷使其发生断裂，制造出微纳通道；然后分析了三维玻璃微纳米孔尖端断裂的机理，为玻璃管尖端切割装置的设计提供技术参数和理论可行性分析；搭建测试电路，对微纳通道的检测方法开展研究，研究尖端内径与尖端内阻值的关系；最后，在此基础上建立了微液滴生成装置，探索玻璃基

5、微纳通道在微液滴生成领域的应用价值。该装置可使液滴克服粘性力落下并且落在可控的范围内，生成微米级尺寸的微液滴。关键词：毛细管，ABAQUS仿真，弯曲振动，微纳通道，微液滴本课题来源于国家重点基础研究发展计划项目（973计划）（批准号：2011CB707602）；国家自然科学基金资助项目（批准号：51275229）；国家重大仪器设备开发专项（批准号：2012YQ100225）。本学位论文在机械结构力学及控制国家重点实验室（南航）完成。i玻璃基微纳通道的制造及应用研究ABSTRACTSolidmicro-nanochannel,referstothethree-dimen

6、sionalporewhoseapertureislessthanseveralmicrons.Thesolidmicro-nanochannelsareusedinthebiologicalgenesequencing,whichisconsideredtobeoneofthemostcompetitivemethodsintherapidsequencing.Thesolidmicro-nanochannelsareconsideredastheresearchobjectintheproject,theindustrialproductionmethodandp

7、rocessofmanufactureofthe3Dglasscapillarymicro-nanochannelarestudied.Theapplicationinthefieldsofbiologyandmedicineengineeringarealsostudied.Theindustrializedmanufacturingofthemicro-nanochannelsbasedonglassisconsideredastheresearchingobjectinthearticle.Thecuttingmethodisproposedi