《软物质类外文文献翻译、微流控智能电敏滴中英文翻译、外文翻译》由会员分享，可在线阅读，更多相关《软物质类外文文献翻译、微流控智能电敏滴中英文翻译、外文翻译（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、附录 软物质引用：DOI：10.1039/c2sm26286jwww.rsc.org/softmatter (www.rsc.org/ softmatter)微流控智能电敏滴回顾：2012年6月4日收到， 2012年8月26日接受DOI：10.1039/c2sm26286j我们给液滴微流控技术的一个简短的回顾，重点对聪明滴，这是基于上，可以积极地控制并通过外部刺激如压力操纵的材料，温度，pH，和电场或者磁场。特别是，重点是产生和操纵这是基于巨电流变流体（GERF）液滴。我们详细说明编制及GERF，相关微流控芯片的格式，以及特色产生和使用GERF如任一小滴或载体流体液滴的控制。一个重要的应用GE
2、RF液滴，在实现第一个通用微流控逻辑装置可以执行16布尔逻辑运算，详述。1.引言在80年代后期，在对固体第五届国际会议 国家传感器和执行器，曼茨和合作者先进 的“总化学分析系统程式（MTA）的概念1的强调微型器件在化学的重要性，并 生物测试。随后，这个一般概念催生了 调查与描述性词语，如多元化的领域“微流控技术”，“生物微机电系统”，“实验室在单芯片”等微流体， 尤其是有关涉及运输的新学科现象和基于流体的装置在微米尺度。在过去的 几十年来，这个地区经历了爆炸式的发展，服务作为共同的平台，工程师，物理学家，化学家，生物学家和其他人可以进行交互和创新上的研究方向和应用范围浩大从传感器，化学/生物合
3、成，微反应器，以药物发现和点关心（POC）诊断.1-3微流控技术已受聘于发展喷墨打印头，4个实验室在一个芯片技术，5微型热技术，6等有巨大潜力的微流体将使多个步骤的复杂的整合分析程序，微到纳升消费试剂/样本，以及进行所有的承诺与可移植性.7-9流程。目前，微流体技术有两种不同的 方法：连续流微流体和微流体液滴。都有自己的特点和应用。连续流微流控技术更成熟，滴 微流体从其独特的获得认可和控制。连续流动设备提供流微调控制 的特性，其比例最多是一个挑战，因为的大小几乎呈线性平行通道的数量。在 相反，液滴的基于微流体，其中有大量的 反应可以在平行而不必增加运行的装置规模和复杂性，吸引了越来越多的兴趣爱
4、好者.10化学反应和生物测试可以独立成微小的液滴从纳米到微微升的大小。这可以作为小滴基础上具有得天独厚的优势microfluidics.11，12下面我们进一步阐述了这一点。物理，科学香港大学和技术，清水湾，九龙，香港，中国。电子邮箱： phwenust.hk先进的研究，科学的香港大学和技术，清水湾，九龙，香港，中国。电子邮箱：shengust.hk 吴金波的研究兴趣主要集中在液滴型微流体，生物芯片PCR和表面改性与 图案。卫嘉的主要研究 兴趣包括软凝聚态 凝聚态物理，电流变 （ER）和磁（MR）液， 布局和结构转换，微和纳米流体控制，微球和纳米捏造， 薄膜物理，带隙材料，超材料和非线性光学材
5、料。 以液滴的形式，试剂在精确输送离散量，可作为血管的试剂，从而实现了单细胞操纵生物testing11 ， 13,14和高通量化学reactions.1 ， 15它提供了一个有前途的途径，空间和时间分辨化学，其中1可用于便宜的和潜在改进的测量动力学和结合常数，以及测量多组分的相和反应图解的各方面systems.16 ， 17混合液滴的试剂已被证明是在几毫秒内实现，因此多步化学反应通过微流体液滴已被证明是possible.18液滴的微流体的另一个优点是该试剂/化学/颗粒/细胞中的每个液滴是很好的隔离，从而减少固体墙和潜在的污染接触。液滴的微流体芯片更趋于多功能，用一个简单和小型化的结构。目前，液
6、滴微流体不仅在DNA和蛋白质分析应用19-23 immunoassay24和化学， 25,26 ，但也一直发现在某些物理测量， 27是不可或缺的液滴和气泡的逻辑， 28以及临床applications.29 ， 30 液滴微流控涉及的产生，检测和 操作里面microdevices.18不连续的水滴，31在 接下来，我们在调查第二节为代方法 和操纵液滴。在第三节的重点是 这是基于巨电流的聪明滴流体（GERF）。特别是，在制备智能液滴，相关微流控芯片设计，并且 机动和智能墨滴的控制详述。部分四，介绍了智能电敏的一个重要应用在实现微流控逻辑门飞沫最终可以使之在自立运行微流控芯片只需极少的外部控制。我
7、们结论在第五节与言论有关的潜在未来发展。盛平是香港科技大学威廉教授纳米科学的博士生。 他的研究兴趣在复杂的领域流体，流体动力学边界的条件下，电流变流体，光子与声子材料， 和碳纳米管超导性。二液滴生成和操作2.1液滴生成液滴微流控系统的特殊效用在于形成均匀的液滴和颗粒。固有的这种 系统，以及最重要的，是的精确控制尺寸，形状和液滴的单分散性。微流控流动聚焦（MFF）的方法通常是在液滴/气泡用形成，32,33双乳液的生成,34-36多功能颗粒和microbeads.37韦茨的研究小组已经开发出新颖，轻便，并采用玻璃毛细管的可扩展技术生产单，双，和高阶单分散乳液具有卓越的精度。这些乳液是一种有用的各种
8、各样的应用范围从微粒制造（多层，多核或非球面），以囊泡的形成和化学合成的高通量筛选，其中每个 液滴供应来封装单个细胞，基因，或反应物。另一种基于几何的产生方法使用的丁字路口构，其中两种不混溶流体被带到在一起。基础研究到这种方法已经被进行地震的研究小组，41韦茨的group42others.43许多活跃发电控制方法已经被开发出来，如误吸，44外力，45声波，46电解，高电压47脉冲和热毛细。2.2液滴操控不同于连续微流体，液滴微流体系统让液滴的独立控制，使产生的飞沫可以单独拆分，混合，运输和分析50液滴操作可以包括核裂变，聚变，排序，混合增强和检测。无论是被动和主动方法已被用在液滴操作。2.2.
9、1被动操作 被动的方法通常依赖上的信道结构，可以在二维或三维。通道树枝或障碍物的目的是创造一个剪切力分裂droplets.51 -53当液滴被压入到分路结，分支可以拉对液滴，使其断裂成两个，或对称或不对称。在这些设计，液滴裂变可通过流量控制。融合液滴通常是通过将两个或更多个液滴进行接近彼此，直到流体形式的薄膜时，在连接为此目的设计的interface.54通道的几何形状可以包括侧通道地漏之间的连续相droplets.51 ，液滴内55混合是另一个重要的问题液滴微流控。在液滴触及的每一半的通道壁，等于重新循环流可以生成。从而在液滴的每一半流体充分混合但两半保持每个other.49被动混合液滴分离
10、通常由一个弯弯曲曲的通道折叠，伸展和重新调整增强该droplets.16 ， 17被动液滴的排序往往取决于液滴尺寸。通道的几何形状和分支机构可仔细设计用于区分大小differences.56被动运输单个液滴的控制注意到仍然是一个挑战。2.2.2主动操纵 许多主动控制方法有已经实现，例如通过流体静力学压力， 57温度平盛梯度， 58热膨胀， 59光学电有关的包括静电， 66电效应，其中，上电润湿电介质（ EWOD ） 69,74,75已被证明是非常有效的切割，合并，创建和运输液滴。这样一个类型的技术已被表示为数字微流体（ DMF ） ，如此命名是因为它的微调 数字化控制液滴。所有的液滴操作，配药
11、，移动，分裂和合并，通过使用EWOD驱动进行的液滴运动，与外部定义的每一个步骤控制。与此相反，对于智能液滴逻辑门描述下面，逻辑运算都是通过互动液滴中，这大大简化了为控制必要的用于实现逻辑操作。2.3智能墨滴聪明滴基于智能或智能材料可以对外界刺激如压力，温度，pH响应， 和电场或磁场field.76相对于传统的液滴中，智能的生成和操作液滴可以更容易地通过外部刺激以控制积极的态度。至目前为止，几种智能（响应）液滴已经根据其响应于外部报告和分类控制。 （1）热响应液滴。通过将二氧化钛纳米particles77或其他材料，如wax78成液滴，流体液滴的表面张力或粘度可以使是温度依赖的。特别是，塞弗特等
12、和Shah等人。已经形成温敏智能微凝胶从大分子前体胶囊和证明他们的实用程序，用于封装和控释应用。79,80 （2）对pH值敏感的液滴。 Khan等。制作涂有pH敏感的聚合物水凝胶的智能乳剂其表面电荷性质可以通过外部pH值来改变value.81 ， 82 （ 3 ）光响应液滴。 Matsumoto等人。成功开发出光响应凝胶液滴可在紫外光exposure.83转化为溶胶状态（ 4 ）磁响应水滴如铁磁流体液滴。铁磁流体液滴可致动的磁场中，通过改变其磁流变properties.84 ， 85也可以在所述致动使用泵或valve86并已由Nguyen.87评论（5）电响应水滴如电流变液液滴。通过采用巨电流
13、变液（ GERF ） ， 88全系列芯片嵌入式软valves89 ， 90和中流体为基础的自动智能系统已经实现。下面我们专注于GERF作为智能有利的材料液滴。相比，所有其他智能液滴，电敏智能墨滴提供的不仅是优势对自己的智能 ，但也可以用于控制其他类型的的液滴。这一点下面将详细进行进一步的讨论。表1总结，以图形的方式，将5类型的智能 上述液滴。表1 插图的5种智能墨滴的。 （1）液滴的大小 随着温度（2）所述的液滴是正 被控在pH4，而它原来的中性pH值两个9.91（3）外壳 液滴，在紫外光照射下，变成溶胶状态的凝胶状态， 和两个液滴融合成one.83（4）磁性颗粒悬浮在当磁场是applied.
14、86（5）介电液滴形式链 颗粒悬浮在液滴形式链时受到电领域。聪明滴举例（1）热响应滴（2）对pH值敏感滴（3）光响应滴（4）磁敏感滴（5）电响应滴电流变流体（ ERF）是一种智能材料其包括介电粒子悬浮在绝缘oil.92由于在固体之间的介电常数的对比度粒子和分散液，固体颗粒被极化根据施加的电场，从而导致诱导偶极时刻（图1） 。所得到的偶极 - 偶极相互作用和最小化的要求支配，该粒子将聚集形成柱沿外加电场方向。这结构转型，它可以发生在几毫秒内，导致电流变液表现出粘度增加，甚至固体状的行为，即维持能力的剪切stress93 -101（图1） 。 ERF可以作为电 - 机械接口，并且加上传感器时，触发
15、时间和幅度所施加的电场，它可以呈现许多设备，如电脑配件，阀门，风门等人，成为活跃的机械能够应对环境变化的元素- 因此智能流体的外延。然而，尽管有在设想不同的应用，实际广泛的兴趣实现这些有用的潜力已经阻碍了不足的ER效应展出由传统的ERF 。相当大的改进工作已经进入准备另类悬浮颗粒,102- 104 ，但无明显的效果。一个突破是在2003年实现（参见88）与发现巨型流体（GERF），包括尿素包衣草酸氧钛钡的纳米颗粒悬浮在硅油。该GER效果代表从不同的范式因为它是基于分子传统的ER机制偶极子，而不是诱导偶极的。它提供了一个显著effect.88在一个适度的电场，GERF可以改造成各向异性的固体，具
16、有的数量级上的屈服应力 100-300千帕，在4千伏毫米？1的电场。这些流变变异可以发生在10毫秒内和是可逆的当该字段被删除。有了这样的显着特点，一范围的设备applications88 ,105-108，以及微流控微阀，微泵，具有很强的可操作性等，已经实现。在下文中，我们详细GERF的生成过程液滴和流和液滴列车操作，可以是实现的。在与使用的Ag-PDMS的结合复合材料作为导电线和微流体通道作为的电气电路的电容/电阻部分，它表明逻辑功能可实现对微流控芯片，通过该GERF液滴的非线性电流响应。图1。介电微球的下一个1的构造演化增强的电场。从左至右依次为：无场，一个温和的字段和强场。三GERF的智能墨滴3.1 GERF组成及特点用于在微流体的上下文中使用的GERF，它是要避免硅油，传统的吸收 悬浮
