安泰功率放大器在多组分微液滴交流电场下可控融合研究中的应用

实验名称：功率放大器在多组分微液滴交流电场下可控融合研究中的应用

实验内容：

该微液滴可控融合系统利用电场力作为融合驱动力，采用不同形式的电极设计和波形设计，实现了微尺度液滴的可控融合，同时系统性地研究了流速、组分比、表面张力、介电常数和电导率等参数。研究表明，电场条件的调控可以实现不同工况下毫秒级的液滴融合过程，融合区域和反应时间都可以通过施加电压和频率来调节，具有极高的可控性。

研究方向：微液滴可控融合

测试设备：ATA-7030高压放大器、Fusion4000-X、Photronfastcamnova、TektronixAFG1062

实验过程：

实验通过一台Fusion4000-X高精度注射泵、两台HarvardPHDULTRATMCPConstantPressureSyringePumps和一些气密微升注射器（Hamiltongastight）组成了实验系统中的流量系统，将不同种类的流体注入预先设计的微通道中，管路由耐化学腐蚀的PTFE微管进行连接，以防止腐蚀。电学系统由信号发生器和功率放大器（AigtekATA-7030高压放大器）组成，施加的电压范围为0至3kV，频率范围为0至10kHz。图像观测采用全分辨率1024×1024的12800fps高速相机和显微镜来捕捉液滴聚结的动态。

实验结果：

研究结果表明，融合区域和反应时间都可以通过施加的电压和频率来调整，其中根据不同融合现象可以分为两种形式的融合方式：液滴接触融合和液滴挤压聚结，后者常常发生在液滴生成位置，挤压效果能促进融合过程。介电常数、电导率和表面张力等流体特性对融合行为有显著影响。1.增加相对介电常数可以降低融合的起始电压，从原先的250V减少到30V；2.随着表面活性剂的添加，完美融合的有效电压范围逐渐减小，实现不同电压范围下液滴的选择性融合；3.电导率的增加降低了介电力的作用，使得起始融合电压从400V上升到1500V。最后，我们通过上述方法实现了水相Janus液滴的可控制备，同时能够很好地控制Janus液滴的融合条件。

Aigtek安泰ATA-7030高压放大器在本次实验中发挥的作用：作为一个稳定的高压功放，放大示波器的信号

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审核编辑 黄宇