指導教授：潘國隆臺灣大學：機械工程學研究所吳政蒲Wu, Cheng-PuCheng-PuWu2014-11-292018-06-282014-11-292018-06-282014http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/263236本研究主要探討雙十字聚焦微流道與界面活性劑，應用於氣泡傳輸穩定性，及微氣泡載體技術上之可行性。研究主要分為三大部分：(1)利用新型雙十字聚焦 (double forcing microchannel, DFM) 之結構，嘗試在改變不同氣液流量比及流體界面活性劑濃度下，維持氣泡粒徑大小，以符合微氣泡載體技術之條件；(2)藉由方形突擴流場，使氣泡減速、碰撞、形變甚至發生破裂的現象，分析不同界面活性劑濃度對於氣泡傳輸穩定性之影響；(3)藉由漸擴型微流道及對衝型微流道，驗證氣泡表面阻力效應，及氣泡間薄膜流動效應對氣泡傳輸及穩定性之影響。研究中發現，DFM結構確實能夠克服傳統氣泡產生機制之限制，使氣泡於不同流場條件下維持其尺寸。此外，添加低濃度的界面活性劑於研究中確實有助於防止氣泡產生結合、形變，及破裂之現象，提升氣泡之傳輸穩定性，但此效應會隨著界面活性劑濃度之提高而逐漸下降。研究最後，藉由漸擴型微流道及對衝型微流道，排除氣泡間運動之複雜性，對高濃度下界面活性劑所產生之效應做更進一步之探討及驗證。In the present work, the stability of bubble transportation and application of delivery agent with microbubbles, were studied. The research was categorized into three parts: (1) To investigate the surfactant effect on bubble deformation, a new device, double forcing microchannel (DFM) was designed to maintain the bubble size in desired surfactant concentration; (2) Analyzing the surfactant concentration effect on bubble transportation, by investigation of bubble coalescence, rupture, and bubble deformation in sudden expansion; (3) Using a diverging microchannel and a set of counter-flow microchannesl to prove the effect of drag force and film flow on bubble surface at high concentration of surfactants. The result showed that the limitations of traditional microbubble generators could be overcome by applying the DFM device. The bubble size could be maintained at different gas-liquid flow ratios and surfactant concentrations. Furthermore, the coalescence, rupture, and deformation of bubbles could be prevented by lowering the concentration of surfactant. This effect was reduced when the surfactant concentration in the liquid became higher. In the final part, to demonstrate the effect of drag force and film flow on the bubble surface at high surfactant concentration, the bubble motions are to be studied in a diverging microchannel and a set of counter-flow microchannels, whereby the complexity is reduced.誌謝 ii 中文摘要 iii Abstract iv 目錄 v 圖目錄 viii 表目錄 xii 符號說明 xiii 第1章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.2.1 流態 2 1.2.2 十字聚焦結構 5 1.2.3 突擴微流道結構 6 1.2.4 模擬 7 1.2.5 界面活性劑與微流道 8 1.2.6 超聲波檢測 10 1.2.7 微氣泡藥物、基因載體 11 1.3 研究目的及動機 13 第2章 實驗設備與配置 14 2.1 注射系統 15 2.1.1 注射幫浦 15 2.1.2 注射針筒 16 2.1.3 針頭 17 2.1.4 鐵氟龍管 17 2.1.5 過濾器 18 2.2 照明裝置 19 2.3 拍攝系統 20 2.3.1 高速攝影機 20 2.3.2 顯微鏡 21 2.4 測量儀器 23 2.4.1 電子秤 23 2.4.2 黏度計 23 2.5 黃光設備與材料 25 2.5.1 Su-8光阻與顯影劑 25 2.5.2 旋轉塗佈機 26 2.5.3 曝光機 26 2.5.4 加熱板 26 2.5.5 氧電漿接合機 26 第3章 實驗方法 27 3.1 流道介紹 27 3.2 微流道製作 29 3.2.1 光罩 29 3.2.2 黃光微影製程 29 3.2.3 軟微影製程 31 3.2.4 氧電漿接合 32 3.3 實驗方法 32 3.3.1 實驗拍攝 32 3.3.2 實驗流程 32 3.3.3 影像處理及量測 34 3.3.4 量測性質定義 34 3.3.5 誤差分析 37 3.4 實驗流體 40 3.5 模擬參數設定 41 3.5.1 基本假設 41 3.5.2 模擬設定 41 第4章 結果與討論 44 4.1 DFM氣泡產生機制效益分析 44 4.1.1 CH-1流場 44 4.1.2 CH-2流場 45 4.1.3 實驗圖及數據分析 46 4.2 突擴流場氣泡流態及傳輸穩定性分析 53 4.2.1 低流量比 下突擴區之流態分布 53 4.2.2 高流量比 下突擴區之流態分布 59 4.2.3 氣泡表面阻力效應 65 4.2.4 氣泡(液泡)間薄膜流動效應 73 4.3 漸擴型微流道及對衝型微流道對界面活性劑物理機制模型之驗證 80 4.3.1 漸擴型微流道 80 4.3.2 對衝型微流道 85 第5章 結論 87 參考文獻 886564138 bytesapplication/pdf論文公開時間：2016/03/09論文使用權限：同意有償授權(權利金給回饋學校)界面活性劑雙十字聚焦流道突擴流道氣泡結合微氣泡載體thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/263236/1/ntu-103-R00522317-1.pdf