微纳米尺度流动实验研究的问题与进展_李战华
微尺度流体流动的研究进展
微尺度流体流动的研究进展引言微尺度流体流动是涉及微观尺度领域的重要研究课题之一。
随着纳米技术的快速发展和应用的增多，对微尺度流体流动的研究越来越受到关注。
微尺度流体流动不同于传统尺度下的流体流动，其特殊的物理和化学性质对其流动行为产生了独特的影响。
本文将介绍微尺度流体流动的研究进展，并着重讨论了相关研究的最新成果和未来的发展方向。
微尺度流体流动的基本原理微尺度流体流动的基本原理包括流体的微尺度效应、流体的非线性行为和流体力学方程的修正。
在微观尺度下，流体与固体相互作用的表面效应变得更加显著，表现为接触角的变化、毛细管效应的出现等。
同时，流体在微尺度下也表现出非线性行为，如流体的剪切率增加会导致粘度的变化。
此外，流体力学方程在微尺度下也需要进行修正，以考虑微观尺度效应和非线性行为对流动的影响。
微尺度流体流动的数值模拟数值模拟在微尺度流体流动研究中发挥着重要的作用。
通过数值模拟，可以对微尺度流体流动的特性进行深入研究，并预测流动行为。
在数值模拟中，常用的方法包括分子动力学模拟、连续介质模型和混合模型等。
其中，分子动力学模拟是一种基于分子尺度的方法，可以直接模拟流体分子的运动。
连续介质模型基于连续介质假设，将流体视为连续介质，并使用流体力学方程进行数值求解。
混合模型结合了分子动力学模拟和连续介质模型的优势，既能考虑微观尺度效应，又能在较大尺度上进行模拟。
微尺度流体流动的实验研究实验研究是微尺度流体流动研究中另一个重要的手段。
通过实验可以直接观察流动行为，并验证数值模拟结果的准确性。
常用的实验方法包括微流体芯片技术、纳米流体实验和光学显微技术等。
微流体芯片技术可以制造具有微米级通道的芯片，用于观察微尺度流体流动的行为。
纳米流体实验可以通过纳米级颗粒的追踪来观察流动行为。
光学显微技术通过观察流体与光的相互作用来研究流动行为。
微尺度流体流动的应用微尺度流体流动在多个领域有着广泛的应用。
在生物医学领域，微尺度流体流动可以用于细胞分离、疾病诊断和药物传输等。
关于液固界面滑移长度测量的讨论 1)
第七届全国流体力学学术会议论文摘要集 桂林 20121）作者衷心感谢国家自然科学基金(10872203)和中国科学院知识创新项目(KJCX2-YW-H18)的支持2）联系作者Emai ：lili@关于液固界面滑移长度测量的讨论1）李战华*, 2)，郑旭**（ 中国科学院力学研究所LNM 室，北京 100190）摘要：液固界面滑移是微纳尺度流动中一个重要的问题。
然而目前不同实验方法或得的测量结果以及与分子动力学模拟结果相比均存在着较大的差异。
本文将从实验的角度出发，分别介绍目前常用的两种滑移长度的测量方法。
通过本课题组使用MicroPIV/NanoPIV 进行滑移长度的测量结果与文献中SFA/AFM 方法的测量结果进行比较，讨论了不同测量方法的优缺点及其对测量结果的影响。
希望通过本文的讨论，使读者能对滑移长度实验结果有更客观的认识。
关键词：滑移长度；微纳尺度流动；Micro/NanoPIV 测量；液固界面1. 引言：微纳尺度流动中，液固边界滑移问题已经得到了人们的关注。
流体滑移边界条件常常采用Navier 提出来的线性滑移模型来描述[1]：w w slip zu b b u |∂∂==γ (1) 其中u slip 为边界上的流体滑移速度，b 为滑移长度，w γ为流体在壁面剪切率。
但目前定量确定滑移长度b 仍然众说纷纭。
物理上，在光滑液固界面上的边界滑移，主要取决于界面附近液固分子间的相互作用以及分子的排列结构等[2][3]。
分子动力学(MD)模拟的结果表明，对于光滑亲水表面，滑移长度b 一般仅与分子尺度相当；即使对于光滑疏水甚至超疏水表面(接触角达到150˚)，b 也只能达到5-10个纳米。
另一方面，要实验测量滑移长度，首先需要将测量精度提高到纳米尺度，近来随着技术的发展，人们已经有可能在这个尺度上测量界面滑移了。
目前，比较成熟的两大类测量方法包括：（1）使用纳米示踪粒子测量速度的MicroPIV/NanoPIV ；（2）测量界面力的SFA/AFM 。
纳米流体力学中的挑战和机遇
纳米流体力学中的挑战和机遇纳米流体力学是一个正在不断发展的新兴领域，该领域主要研究流体在微观尺度下的运动和行为。
随着纳米技术的发展和应用范围的扩大，对纳米流体力学的研究需求日益增长。
本文将重点探讨纳米流体力学领域中面临的挑战和机遇。
挑战1. 尺度效应：由于纳米尺度下的流体运动受到表面张力、表面粗糙度、表面电荷、温度等因素的影响，难以用传统的流体力学理论来描述。
例如，在纳米通道中流体的摩擦和阻力会受到表面分子的限制，而且纳米通道的表面活性会对管道的流量和流速产生影响。
如何准确地描述流体的行为是纳米流体力学研究的一个主要挑战。
2. 表面化学：从分子层面理解表面化学现象对纳米流体力学的研究非常重要。
传统流体力学理论通常默认表面是光滑且无限厚，而纳米尺度下表面化学对流动和传热的影响则不可忽略。
例如，在纳米流体的稳定和流动控制中，表面张力的大小和表面的化学性质都起着至关重要的作用。
3. 器件制造：制造纳米流体学器件，如纳米通道、纳米阀门和纳米管道等，是纳米流体力学的核心问题。
这些器件的制造需要高精度、高稳定性、高可重复性的加工工艺，因此，制造和设计可控制的、高质量的纳米流体力学器件的技术难度很大。
机遇1. 应用前景广泛：纳米流体力学作为一门新的交叉学科，显示出了广泛的应用前景。
例如，在生物医学、化学、环境、电子和能源等领域，纳米流体力学所涉及的微流控、微芯片、纳米阀门、纳米泵等技术已经广泛应用。
随着纳米技术和信息技术的不断发展，纳米流体力学的应用前景将不断拓展。
2. 有助于深入理解分子运动：纳米尺度下的流体运动表现出非常奇特的性质，例如流体分子可以通过热力学扰动和应力到达从远处无法达到的区域。
纳米流体力学的研究可帮助深入理解和建立这些现象背后的物理和化学机制。
3. 有利于纳米制造和传输：纳米流体力学的研究对纳米制造和传输具有重要意义。
通过对纳米流体的控制，可以实现纳米颗粒和分子的分离、拼接和传输。
这将有助于开发利用高效的纳米制造和传输技术。
小尺度流体力学微流体和纳米流体的研究现状
小尺度流体力学微流体和纳米流体的研究现状小尺度流体力学是研究微观尺度流体行为的学科领域，主要关注微尺度下的流体运动、传热和质量传递等问题。
而微流体和纳米流体则是小尺度流体力学领域的两个重要分支，它们在生物医学、能源、环境等领域中有着广泛的应用。
本文将对微流体和纳米流体的研究现状进行综述。
一、微流体的研究现状微流体是指在微观尺度下流体的行为和性质，常用于研究微小通道中的流动、混合和反应等。
近年来，微流体领域的研究发展迅速，涉及到许多重要的技术和应用。
1.1 微流体的制备技术为了实现微流体的制备和控制，研究人员开发了各种微流体制备技术。
其中，微流控芯片是一种常见的制备工具，通过对微通道的设计和制备，可以实现对流体的精确调节和操控。
此外，还有基于纳米材料制备的微流体系统，如纳米孔阵列、纳米管道等，这些技术为微流体研究提供了更多的选择和可能性。
1.2 微流体的应用领域微流体技术在许多领域中都有着广泛的应用。
在生物医学领域，微流体技术可以用于细胞培养、药物筛选、基因测序等方面；在化学分析领域，微流体技术可以实现对微量样品的快速分析和检测；在环境监测领域，微流体技术可以用于水污染监测、大气分析等方面。
此外，微流体技术还在能源、材料科学等领域得到了广泛应用。
二、纳米流体的研究现状纳米流体是指纳米颗粒或纳米结构相互作用下的流体行为，它的研究对于传统流体力学的发展具有重要意义。
纳米流体的研究充满了挑战，但也带来了许多新的机遇。
2.1 液体纳米流体液体纳米流体是指纳米颗粒悬浮在液体介质中的流体体系。
研究人员通过调控纳米颗粒的浓度、尺寸和形状等因素，成功实现了对液体纳米流体的调控和控制。
在此基础上，液体纳米流体被广泛应用于催化、能源存储等领域。
2.2 气体纳米流体气体纳米流体是指纳米尺度下气体的流动行为，研究气体纳米流体对于理解纳米尺度下气体的传输和输运行为具有重要意义。
目前，研究人员通过模拟和实验等手段，对气体纳米流体的性质和行为进行了深入研究，并在气体分离、气体传感等方面取得了一定的进展。
微小尺度下的纳米流体力学研究
微小尺度下的纳米流体力学研究纳米流体力学是研究在纳米尺度上的流体行为和流体力学性质的领域。
纳米尺度的流体力学是一个新兴的研究领域，它包括纳米尺度下的流体流动、纳米颗粒的运动以及表面和界面效应等。
这些现象对于纳米技术的发展和应用具有重要意义。
在微小尺度下，流体的行为与传统的宏观尺度有很大的差异。
由于纳米尺度下的流体具有高表面张力和低惯性力的特点，流体流动成为了一个复杂且具有挑战性的问题。
因此，研究纳米流体力学对于理解和控制纳米尺度下的流体行为和开发相应的纳米技术有着重要的意义。
在纳米流体力学的研究中，常用的测试技术包括扫描探针显微镜（AFM）、原子力显微镜（STM）和纳米颗粒追踪技术等。
利用这些技术，研究人员能够观察到纳米尺度下的流体行为和表面效应，从而揭示流体在纳米尺度下的特殊性质。
纳米流体力学的研究中，关注的问题包括纳米尺度下的流体流动、纳米颗粒运动以及纳米尺度下的表面效应等。
对于纳米尺度下的流体流动，研究人员发现流体的黏度随着纳米颗粒的直径减小而增加，同时还发现了在纳米尺度下流体具有的离子层分离现象。
这些结果表明，在纳米尺度下的流体具有独特的流动行为。
纳米颗粒的运动是纳米流体力学研究中的另一个重要问题。
由于纳米颗粒在纳米尺度下具有较大的比表面积，表面效应对其运动具有显著的影响。
通过研究纳米颗粒在纳米尺度下的运动规律，不仅可以揭示纳米颗粒的物理性质，还可以为纳米技术的应用提供参考。
纳米尺度下的表面效应也是纳米流体力学研究中的重要问题。
由于纳米尺度下的表面面积相对较大，表面效应对流体的行为产生了显著影响。
研究人员发现，纳米尺度下的表面效应会导致流体的流动速度变化、流体分子的排列变化以及润湿性的改变等。
对于纳米尺度下的流体行为的研究，表面效应是一个不可忽视的因素。
综上所述，微小尺度下的纳米流体力学研究是一个重要且具有挑战性的领域。
通过研究纳米尺度下的流体行为和流体力学性质，可以为纳米技术的发展和应用提供科学依据，推动纳米领域的进一步发展。
微流控技术在化学实验中的应用研究
微流控技术在化学实验中的应用研究近年来，微流控技术在各个领域都得到了广泛的应用和迅猛的发展。
作为一种基于微型尺度流体操控的技术，它在化学实验中正在发挥越来越重要的作用。
本文将探讨微流控技术在化学实验中的应用研究。
1. 微流控技术简介微流控技术是指在纳米级至毫米级尺度上，对流体进行精确操控和处理的技术。
通过利用微细结构和微通道实现流体的分割、混合、传输和检测等操作，从而实现化学实验的微型化和高通量化。
微流控技术具有体积小、实验速度快、重复性好等优势，因此在化学实验中具有广阔的应用前景。
2. 微流控技术在样品前处理中的应用样品前处理是化学实验中的重要环节，它的质量影响着实验结果的准确性。
传统的样品前处理方法存在着操作繁琐、耗时长等问题。
而微流控技术的应用可以显著提高样品前处理的效率和重复性。
例如，研究人员可以利用微流控芯片进行样品的自动混合、过滤和浓缩等处理步骤，从而简化实验操作并提高分析灵敏度。
3. 微流控技术在反应条件优化中的应用化学反应条件的优化对于反应的高效进行至关重要。
传统的方法需要大量的试剂和反应时间，而微流控技术的应用则可以在微型尺度上进行反应条件的优化。
研究人员可以通过微流控芯片构建多通道反应系统，同时调整不同通道中的温度、反应时间和反应物浓度等参数，从而实现高通量的反应条件优化。
这种方法使研究人员能够以更少的试剂和时间获得更多的反应信息。
4. 微流控技术在分析检测中的应用微流控技术在分析检测方面也发挥着重要作用。
传统的分析检测方法需要大量的样品和试剂，并且操作繁琐。
而利用微流控芯片进行分析检测，则可以显著减少分析所需的样品和试剂，同时提高检测灵敏度。
研究人员可以将样品引入微流控芯片中的微通道，利用电化学、光学等方法进行实时监测和定量分析。
这种方法不仅可以大大缩减实验流程，还可以提高分析的精确性和快速性。
5. 微流控技术在生物分析中的应用此外，微流控技术在化学实验中还广泛应用于生物分析领域。
流体动力学中的微尺度流动问题研究
流体动力学中的微尺度流动问题研究引言流体动力学是研究流体力学规律的科学，其应用范围广泛，包括大尺度和微尺度的流动问题。
本文将重点研究流体动力学中的微尺度流动问题，探讨其研究现状、挑战与前景。
1. 微尺度流动问题的研究背景微尺度流动指的是流体在微米尺度下的运动行为，主要包括纳米尺度的流动和微米尺度的流动。
随着纳米技术的发展和应用，微尺度流动问题受到了越来越多的关注。
微尺度流动具有许多特殊的物理现象和力学行为，与传统的宏观流体动力学存在很大差异，因此需要深入研究微尺度流动问题。
2. 微尺度流动问题的研究现状目前，微尺度流动问题的研究主要集中在以下几个方面：2.1 界面效应在纳米尺度下，由于表面张力和壁面效应的存在，流体的流动行为受到界面效应的显著影响。
研究人员通过理论模拟和实验测试，探究了界面效应对微尺度流动行为的影响，并提出了相应的理论模型和数值计算方法。
2.2 湍流效应与宏观流体动力学不同，纳米尺度下的流体流动通常是属于稳态流动，很少出现湍流现象。
然而，在特定条件下，纳米尺度流动中的湍流效应仍然存在，并且具有一些特殊的现象和行为。
研究人员通过实验观测和数值模拟，探索了纳米尺度流动中湍流效应的机制和规律。
2.3 分子扩散效应由于纳米尺度流动中分子的热运动，分子扩散效应在微尺度流动问题中起着重要作用。
研究人员通过理论推导和数值计算，研究了纳米尺度下的分子扩散行为，并提出了相应的模型和方法。
2.4 液体晶体流动液体晶体是一种介于晶体和液体之间的形态，具有特殊的流动行为和力学性质。
研究人员通过实验和理论模拟，研究了液体晶体在微尺度下的流动行为，并提出了相应的理论描述和数值计算方法。
2.5 生物流体力学微尺度流动问题在生物学和医学领域中具有重要的应用价值。
研究人员通过实验和理论研究，探究了微尺度流动在生物体内的行为和作用机制，以及其在疾病诊断和治疗中的应用前景。
3. 微尺度流动问题研究的挑战尽管微尺度流动问题受到了广泛的关注，但在研究过程中仍然存在许多挑战：3.1 实验条件的限制由于微尺度流动问题是在纳米或微米尺度下进行研究，需要使用高精度的实验设备和技术。
微纳米尺度下材料力学行为的模拟与实验研究
微纳米尺度下材料力学行为的模拟与实验研究随着微纳米科技的快速发展，对材料力学行为在微纳米尺度下的研究越来越受到关注。
微纳米尺度下材料的特殊性质和行为使得传统的连续介质力学理论无法详尽解释和预测材料的力学行为。
因此，模拟与实验研究在这一领域的发展变得至关重要。
一、微纳米尺度下材料力学行为模拟的方法与进展1. 原子分子动力学（MD）模拟原子分子动力学（MD）模拟是一种重要的方法，用于模拟物质在原子尺度下的运动。
它基于牛顿运动定律，通过计算每个原子的受力和能量，模拟材料的力学行为。
MD模拟可以提供详细的原子尺度信息，包括应力、变形等。
然而，由于材料在微纳米尺度下存在大规模的原子移动和变形，MD模拟的计算量非常大，限制了其应用范围。
2. 分子动力学（MD）模拟分子动力学（MD）模拟是一种模拟方法，用于研究材料的力学行为。
与原子分子动力学（MD）模拟不同，分子动力学（MD）模拟将材料看作是由分子组成的，能够模拟材料的变形、断裂等力学行为。
分子动力学（MD）模拟可以在较大尺度上模拟材料的行为，但仍存在计算量大的问题。
3. 有限元法（FEM）有限元法（FEM）是一种用于分析材料和结构力学行为的数值方法。
它将材料和结构分割成离散的有限元素，通过求解离散方程得到材料的应力和变形。
有限元法（FEM）可以模拟不同尺度的材料，包括微纳米尺度下的材料。
但是，由于有限元法（FEM）基于连续介质力学，对于描述原子尺度下的行为仍然存在局限性。
二、微纳米尺度下材料力学行为实验的方法与进展1. 原子力显微镜（AFM）原子力显微镜（AFM）是一种常用的表征微纳米尺度下材料力学行为的实验方法。
通过在材料表面扫描探针，可以获得材料表面的高度信息，从而了解材料力学行为。
原子力显微镜（AFM）不仅可以测量材料的表面形貌，还可以测量纳米尺度下的力学性质，如刚性、弹性等。
2. 压痕实验压痕实验是一种常见的实验方法，用于研究材料的力学行为。
通过在微纳米尺度下对材料进行压痕，可以获得材料的硬度、弹性模量等力学参数。
微纳米流体流动中的各向异性行为研究
微纳米流体流动中的各向异性行为研究引言微纳米流体是指在微观和纳米尺度下流动的流体，其特性与宏观尺度下的流体行为有很大的差异。
近年来，随着纳米科技的发展和应用的广泛，对微纳米流体流动行为的研究越来越受到关注。
其中，微纳米流体流动中的各向异性行为是一个重要而复杂的问题。
在微观和纳米尺度下，流体分子运动的非均匀性使得流动行为出现各向异性。
本文将就微纳米流体流动中的各向异性行为进行研究，包括各向异性的产生机制、各向异性对流体流动性质的影响以及各向异性在微纳米流体领域中的应用。
各向异性的产生机制分子间相互作用微纳米尺度下，流体与固体界面、流体与流体之间的分子间相互作用对于各向异性的产生起着关键作用。
当流体分子与固体界面或其他流体分子相互作用时，分子间的相互作用能会导致流体分子在不同方向上的运动速度不一致，从而产生各向异性。
界面形态与结构微纳米流体流动中的各向异性行为还与界面形态和结构有关。
例如，当流体流动在微细通道中时，通道壁面的形状和结构会对流体流动产生约束和影响，从而引起各向异性。
外界作用力外界作用力也是产生微纳米流体流动中各向异性行为的重要因素之一。
例如，当流体经过微细通道时，外界施加的电场或磁场会对流体分子运动方向和速度产生有力的约束，进而引起各向异性。
各向异性对流体流动性质的影响微纳米流体流动中的各向异性行为对流体流动性质具有重要影响，主要体现在以下几个方面：流速分布不均匀由于各向异性的存在，微纳米流体流动中的流速分布往往不均匀。
在某些方向上，流体的流速较大，在其他方向上流速较小。
这种不均匀的流速分布会对流体输运和混合等过程产生影响。
流体扩散差异各向异性行为导致微纳米流体中的扩散系数在不同方向上有差异。
在某些方向上，流体的扩散能力较强，而在其他方向上较弱。
这将导致物质在流体中的输运表现出非均匀性。
流体输运的选择性各向异性行为还会影响微纳米流体中物质的输运选择性。
由于各向异性的存在，某些物质在微纳米流体中的输运速率较高，而对其他物质来说速率较低。
《2024年微管道中纳米流体流动及传热研究》范文
《微管道中纳米流体流动及传热研究》篇一一、引言在科技日益发展的今天，微纳米技术的发展与纳米科学技术的广泛应用正引发科研人员极大的关注。
这其中，关于微管道中纳米流体流动与传热的研究尤为重要。
微管道的尺度缩小为纳米级别，为流体的流动与传热提供了全新的研究平台。
本文旨在深入探讨微管道中纳米流体的流动特性及其传热机制，为进一步优化微纳流体技术提供理论支持。
二、微管道中纳米流体的流动特性1. 纳米流体的定义与特性纳米流体是一种新型的流体材料，其基本特性在于其内部含有纳米级别的固体颗粒。
这些颗粒的尺寸远小于传统流体的颗粒，因此具有独特的物理和化学性质。
在微管道中，这些纳米颗粒的分布和运动对流体的整体流动特性产生重要影响。
2. 流动特性分析在微管道中，由于尺度效应和表面效应的作用，纳米流体的流动特性与传统的流体有很大的差异。
流体的速度分布、粘度变化、剪切力分布等因素均需重新考量。
研究人员利用高精度的实验设备与计算流体动力学模型（CFD）等手段，对这些特性进行深入的分析和研究。
三、微管道中纳米流体的传热机制1. 传热特性的影响因素微管道中的纳米流体由于其高比热容和优良的热导率，具有显著的传热特性。
其传热性能受多种因素影响，包括纳米颗粒的种类、大小、形状以及浓度等。
此外，流体的流动状态和微管道的材质和结构也对传热效果有重要影响。
2. 传热机制的研究方法研究人员通过实验研究和数值模拟两种方式对微管道中纳米流体的传热机制进行研究。
实验研究通过观察和分析流体的温度分布、热流密度等参数，揭示其传热机制。
数值模拟则通过建立复杂的物理模型，模拟流体的传热过程，从而预测和解释实验结果。
四、研究进展与展望随着科技的发展，微管道中纳米流体的流动与传热研究已经取得了显著的进展。
研究者们通过多种方法，揭示了纳米流体在微管道中的流动特性和传热机制。
同时，新的研究方法和手段也不断涌现，如高精度测量技术的开发、新的数值模拟算法等，这些都为深入研究提供了强大的技术支持。
微纳米流体力学的研究与应用
微纳米流体力学的研究与应用随着纳米科技的快速发展，微纳米流体力学作为一个新兴领域引起了广泛的关注和研究。
微纳米流体力学研究了在微观和纳米级别上液体行为的特性和运动规律。
本文将介绍微纳米流体力学的基础理论和当前的研究进展，并探讨其在生物医学、能源和环境等领域中的广泛应用。
一、微纳米流体力学的基础理论微纳米流体力学的基础理论主要涉及纳米尺度下液体流动的描述与解析、表面张力和毛细现象等。
斯托克斯方程和纳维-斯托克斯方程是微纳米流体力学中常用的描述流动的方程。
此外，分子动力学模拟和格子气模型等数值方法也被广泛应用在微纳米流体力学的研究中。
二、微纳米流体力学的研究进展近年来，微纳米流体力学领域取得了许多重要的研究成果。
一方面，研究者们对于微纳米流体的混合、分离、传输等行为进行了广泛的实验和理论研究。
另一方面，利用微纳米流体力学的原理和方法，开发了一系列新的微流体芯片和纳米器件，用于生物分析、药物传输和化学合成等领域。
三、微纳米流体力学在生物医学领域的应用微纳米流体力学在生物医学领域有着广泛的应用前景。
例如，微流控技术可以实现高通量的细胞分析和筛选，对于疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。
此外，微纳米流体力学还可用于药物传输系统的设计和优化，提高药物的疗效和生物利用度。
四、微纳米流体力学在能源领域的应用能源领域是另一个微纳米流体力学应用的重要领域。
通过研究微纳米尺度下的流体传输和界面现象，可以提高能源转换效率和储存技术的可行性。
例如，利用微纳米流体力学的原理设计新型的纳米材料和纳米结构，提高太阳能电池和燃料电池的能量转换效率。
五、微纳米流体力学在环境领域的应用微纳米流体力学还在环境领域中发挥着重要作用。
通过研究微纳米尺度下的流体与固体界面的相互作用，可以开发出高效的污染物检测和净化技术。
此外，微纳米流体力学原理也可被用于设计新型的过滤材料和水处理技术，降低水资源的浪费和环境污染。
六、结论微纳米流体力学作为一个新兴领域，已经在生物医学、能源和环境等多个领域展现出巨大的应用潜力。
微纳米尺度流动实验研究的问题与进展_李战华
／ 引用格式 ： Ｌ ｉ Ｚ Ｈ， Ｚ ｈ ｅ ｎ Ｘ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｓ ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｕ ｄ ｏ ｆ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ Ｎ ａ ｎ ｏ－ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｎ Ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ Ｍ ｅ－ ｇ ｐ ｐ ｇ ｐ ｙ ｐ ： ： ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ， ２ ０ １ ４， ２ ８（ ３） １－ １ １．李战华 ，郑 旭． 微纳米尺度流动实验研究的问题与进展． 实验流体力学 ， ２ ０ １ ４， ２ ８（ ３） １－ １ １．
， Ｌ ｉ Ｚ ｈ ａ ｎ ｈ ｕ ａ Ｚ ｈ ｅ ｎ Ｘ ｕ ｇ （ ， ， ） Ｌ ＮＭ， Ｉ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ Ｂ ｅ ｉ ｉ ｎ ０ ０ １ ９ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ １ ｙ ｊ ｇ ： ／ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｆ ｌ ｏ ｗ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ Ａ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ １ ｍｍ ｔ ｏ １ ｎ ｍ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｎ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｃ ｒ ｏ － ｙ ｐ ｇ ： ｓ ｃ ｏ ｉ ｃ ｆ ｌ ｏ ｗ ｔ ｏ ｍ ｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ．Ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｗ ｏ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｉ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｕ ｍ ｐ ， ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ｓ ｏ ｍ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｉ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ ｕ ｓ ｔ ｓ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｓ ｑ ｐ ｐ ， ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｉ ｔ ｈ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｒ ｓ ｌ ｉ Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ａ ｎ ｔ ｉ ｍ ｅ ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｕ ｌ ｉ ｎ ｖ ａ ｌ ｉ ｄ ｉ ｔ ｙ ｙ ｐ ｙ ｐ． ｐ ｇ ｙ ／ ／ ／ ， ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｕ ｉ ｄ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｔ ｉ ｓ ｗ ｏ ｒ ｔ ｈ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｓ ｈ ａ ｓ ｅ ｓ － ｑ ｙ ｇ ｇ ｐ ，ｍ ／ ｆ ａ ｃ ｉ ａ ｌ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ｉ ｃ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｏ ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｓ ｒ ｏ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｙ ｐ ｐ ｐ ， ｓ ｈ ｏ ｕ ｌ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｉ ｔ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｕ ｉ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｎ ｏ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｓ ａ ｃ ｅ ｇ ｙ ｑ ｇ ｐ ， ａｐ Ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｔ ｉ ｍ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ．Ｔ ｈ ｉ ｓ ｆ ｏ ｃ ｕ ｓ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｅ ｒ － ｐ ｐ ｐ ， ， ／ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｓ ｏ ｆ ｖ ａ ｌ ｉ ｄ ｉ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｉ ｔ ｈ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｒ ｓ ｌ ｉ Ｂ ｒ ｏ ｗ ｎ ｉ ａ ｎ ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｐ ｙ ｙ ｐ ｙ ｙ ｐ ／ ｎ ａ ｎ ｏ ａ ｎ ｄ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｖ ｏ ｒ ｔ ｅ ｘ ｆ ｌ ｏ ｗ， ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｒ ｏ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ －ｐ － ｐ ｇ ／ ／ ｎ ａ ｎ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｂ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏＮ ａ ｎ ｏ Ｐ Ｉ Ｖ ａ ｎ ｄ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ａ ｃ － ｙ ｇ ， ／ ” ｅ ｒ ｓ ．Ｕ ｔ ｏ ｄ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｏ ｆ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｉ ｓ ｓ ｔ ｉ ｌ ｌ ｆ ｏ ｌ ｌ ｏ ｗ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｄ ｅ ａ ｏ ｆ“ ｍ ｉ ｎ ｉ ａ ｔ ｕ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｐ ｙ ｇ ， ， ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｈ ｏ ｗ ｅ ｖ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｕ ｒ ｅ ｎ ｔ ｌ ｎ ｅ ｅ ｄ ｓ ｔ ｈ ｅ ｇ ｙ ｎ ｅ ｗ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｕ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ． ｑ ： ／ ； ／ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ； ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ Ｎ ａ ｎ ｏ Ｐ Ｉ Ｖ； ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ Ｋ ｐ ｙ
PIV用于微尺度滑移长度测量的问题-中科院力学所
PIV 用于微尺度滑移长度测量的问题李战华、郑旭中国科学院力学研究所LNM 实验室，100190，北京摘要：本文简单介绍了滑移边界条件的基本概念、测量壁面滑移的实验方法，着重分析了焦平面厚度等几个重要因素在MicroPIV 壁面滑移测量中的影响。
根据实验发现的近壁粒子浓度非线性分布现象，解释了测量速度偏大的可能原因。
1 微尺度流动滑移问题微尺度流动中，由于比表面积增大，表面作用成为影响流动的主要因素，边界条件提法的研究受到关注。
边界条件分为滑移与无滑移两种提法。
在宏观尺度流体力学中常常采用壁面无滑移边界条件(图1a)，即认为接触固体表面的液体的速度与固体本身的速度一致。
1823年，Navier 率先提出了线性滑移边界条件(图1c)[1][2]，即：|slip wall u u b b zγ∂==∂ (1) 这里，u slip 为滑移速度，b 为滑移长度（液体速度降至零的位置到界面的距离）。
当b 为常数时，u slip 与壁面剪切率γ 成线性比例关系。
由于近壁面区的物理图象不清楚，Girard [3]在19世纪初提出过滞止层边界条件(图1b)，即认为液固界面处存在一固定的液体薄层。
20世纪末，微制造技术推进了芯片实验室的发展，促进微尺度流动研究。
在宏观流动中，边界无滑移假设给出足够精确的近似。
但在微/纳米流动中，流动特征尺度L 有可能接近滑移长度b 时，滑移问题显得十分重要。
为了研究滑移机理，滑移长度的大小是重要的物理参数之一。
图1 三种不同的边界条件：(a)无滑移BC 、(b)滞止层BC 和 (c)Navier 线性滑移BC [2]2 壁面滑移的测量常用测量滑移的实验手段主要包括：(1) 压力－流量(P-Q)关系测量[4]，(2) 表面力测量[surface force apparatus (SFA), atom force microscope (AFM)等] [5],[6]，(3) 速度剖面测量[MicroPIV/PTV ，全内反射隐失波(evevanescent wave, total internal reflection velocimetry, TIRV)等] [7],[8],[9]等。
微纳米流体动力机制研究及其应用
微纳米流体动力机制研究及其应用微纳米流体动力学作为一门新兴的研究领域，近年来备受关注。
它能够研究微观尺度下的流体运动，揭示微纳米尺度下流体的行为与物理特性，具有多种应用前景。
本篇文章将详细探讨微纳米流体动力学的研究进展，以及它在各种领域中的应用。
一、微纳米流体动力学研究进展1、微纳米流体动力学基础微纳米流体动力学是将流体力学描述应用于微尺度下的研究领域。
它具有很强的交叉性和综合性，涉及流体力学、材料科学、物理学等多学科。
微纳米流体动力学的物理机制和主要力学过程包括粘性流动、微观湍流、扩散、电动现象等，这些过程都需要通过建立数学模型进行描述。
2、微纳米流体动力学模型微纳米尺度下，流体与物体间的相互作用相对于流体惯性力更加显著。
因此，微纳米流体动力学模型中通常采用了斯托克斯方程，把重力、惯性等因素的影响降到最小，从而聚焦于粘性流动等现象。
此外，利用计算流体力学或分子动力学等方法对微纳米流体动力学过程进行研究也已成为了研究热点。
这些方法在解决大规模流动和复杂几何的微纳米流体动力学问题上具有独特的优势。
3、微纳米流体动力学研究的应用微纳米流体动力学研究的应用十分广泛，可以涉及到生产、制造、生命科学等多个领域。
在制造方面，利用微纳米流体动力学研究可以帮助设计出高效、可靠的微流控器件。
微流控器件的设计和制造非常重要，可以用于研究化学反应、生物分析等。
在生命科学方面，利用微纳米流体动力学研究可以对细胞、蛋白质、DNA等进行分析。
通过操纵微尺度下的生物分子，可以快速实现自动化分析操作，提高分析效率。
此外，研究微纳米流体动力学还可以揭示和分析分子水平上的生物方式和生命现象，有助于增强我们对生物现象的认识。
二、微纳米流体动力学的应用1、压电换能器压电换能器是一种利用机械变形作用下压电材料的极化电场特性来实现能量转换的智能传感器。
为增强传感器的性能，逐渐将压电换能器精度向微纳米尺度领域内推进。
微纳米压电换能器具有更高的导电率、更好的可靠性、更大的灵敏度等优势。
流体力学中的微尺度流动与纳米流体力学
流体力学中的微尺度流动与纳米流体力学流体力学是研究流体运动规律以及与固体的相互作用的学科。
随着科学技术的不断发展，流体力学的研究也逐渐趋向于微尺度和纳米尺度领域。
微尺度流动和纳米流体力学成为了流体力学中的两个热点领域。
本文将对流体力学中的微尺度流动和纳米流体力学进行详细论述。
一、微尺度流动微尺度流动是指在微观尺度范围内，流体在微通道或微器件中的运动情况。
与传统的宏观流体力学相比，微尺度流动具有独特的特点和现象。
其中主要包括流体的微观动力学行为、边界效应、离子输运、毛细管现象等。
微尺度流动的研究不仅能够深化对微流体理论的认识，还可以为微流体器件的设计与应用提供理论支持。
在微尺度流动中，一些经典的宏观流体力学理论不再适用，因为流体分子之间的相互作用开始显现出来。
例如，在微小通道中，由于壁面效应的存在，流体分子在壁面附近的受力情况发生了变化，表现出与宏观尺度下不同的流动规律。
微尺度流动的研究对于微流体器件的设计与性能优化具有重要意义。
二、纳米流体力学纳米流体力学是研究纳米尺度下流体运动规律的学科。
随着纳米科技的迅速发展，人们开始关注纳米尺度下流体行为的研究。
纳米尺度下的流体力学与微尺度流动存在相似之处，但也有其独特的特点。
在纳米尺度下，流体分子与壁面之间的相互作用更加明显，其所引发的表面现象对流体行为产生了重要影响。
例如，在纳米通道中，由于流体分子与壁面之间的分子间力作用的影响，流体的黏度、热传导系数等性质可能出现变化。
纳米流体力学的研究对于纳米材料的加工及纳米器件的设计与应用具有重要意义。
三、应用前景微尺度流动和纳米流体力学的研究在科学与工程领域都具有重要的应用前景。
在科学研究方面，微尺度流动和纳米流体力学的研究不仅能够深化我们对流体行为的认识，还可以拓展流体力学理论的边界。
通过对微尺度流动和纳米流体力学的研究，我们可以更好地理解生物流体的运动原理、环境中微小颗粒的传输行为等。
在工程应用方面，微流体器件和纳米材料的应用前景巨大。
微通道内纳米流体传热流动特性
微通道内纳米流体传热流动特性目录一、内容描述 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状 (4)3. 研究内容与方法 (5)二、微通道内纳米流体传热理论基础 (6)1. 纳米流体概述 (8)1.1 定义与特性 (8)1.2 纳米流体的制备与性质 (9)2. 微通道传热理论基础 (11)2.1 微通道概念及优势 (12)2.2 传热基本理论 (13)三、微通道内纳米流体流动特性研究 (15)1. 纳米流体流动性质 (16)1.1 粘度特性 (16)1.2 流动性及流动阻力 (17)2. 微通道内纳米流体流动行为分析 (18)2.1 流动模式 (19)2.2 流动特性影响因素研究 (20)四、微通道内纳米流体传热特性研究 (22)1. 纳米流体传热性质 (23)1.1 导热系数 (24)1.2 热扩散系数 (24)2. 微通道内纳米流体传热行为分析 (25)2.1 传热模型建立 (26)2.2 传热性能影响因素研究 (27)五、微通道内纳米流体传热流动特性实验研究 (28)1. 实验系统搭建 (30)1.1 实验装置介绍 (31)1.2 实验操作流程 (32)2. 实验结果分析 (33)2.1 实验数据记录与处理 (34)2.2 实验结果讨论 (35)六、微通道内纳米流体传热流动特性数值模拟研究 (35)一、内容描述本篇论文深入探讨了微通道内纳米流体的传热流动特性，旨在揭示纳米尺度下流体与壁面之间的相互作用机制及其对传热效率的影响。
通过采用先进的实验技术和数值模拟方法，本研究对不同纳米颗粒尺寸、形状以及添加剂的纳米流体在微通道中的对流换热和热传导过程进行了系统的研究。
论文首先介绍了纳米流体的基本概念和特性，以及微通道在热传递领域的应用背景。
通过实验观察和数值模拟，详细分析了纳米颗粒尺寸和形状对流体对流换热系数的影响，揭示了纳米颗粒表面效应和颗粒间的相互作用对传热过程的作用机理。
论文还探讨了添加剂对纳米流体传热性能的改善作用，特别是表面活性剂和金属纳米颗粒对对流换热和热传导的显著增强效果。
微尺度流动特性
2 早期微尺度流动的研究
Hale Waihona Puke 关于微尺度流动的研究最早可以追溯到 1970 年 两个研究组开展的工作 ,即 Wu 与 Little[4] 进行的制冷 方面的研究 和 Terry 进行的气相色谱芯片的研究[3] 。 70 年代出于对制冷研究的要求 ,Little 和他的同事[5] 开 始制作芯片上的冷却器 。这个制冷器使用玻璃作为衬 底 ,用 HF 酸化学刻蚀流道 。这样制成的流道具有圆 形横截面 ,难以准确测量尺寸 。为了克服这个困难 ,他 们采用 Sandblasting 方法 ,可以制作出具有相当垂直的 边壁面的流道 ,但底部很粗糙 ,这促使了对粗糙度影响 的研究 。他们加工出来的流道尺寸为宽 200 μm、深 50μm ,粗糙度量级在 20 μm ,因此这种方法不适用更 小尺度的管道 。在改进管道刻蚀技术的同时 ,他们又 发展了一种新颖的粘接方法 ,使制冷器可以承受 20 MPa的压力 。最终这种利用高压氮气的芯片式制冷 器 ,可以在几分钟内将样品温度冷却到 80 K; 这是第 一批实用的微流体器件 。另外 ,Terry 和他的同事[6] 于 1975 年开始研究一种基于微芯片的气相色谱系统 。 他们工作的主要贡献是 ,使用了气阀控制待分析混合 气体的引入及利用薄膜式热传导传感器进行流量测 量 。他们的研究成果也成为最早的 MEMS 器件之一 。 但是当时阀门和传感器都是分别加工后再组装 ,还不 是人们所期望的集成系统 。
以上是早期工程上利用微制造技术的例子 。在科 学研究方面 ,80 年代地球物理学家最早将微制造技术 用于研究模拟多孔介质流动即渗流 。Lenormand 等[7] 用流道组成的格子网络进行实验 ,研究在压力驱动下 非侵润流体 (油) 如何推动侵润流体 (气体) ;借助微流 道网络 ,他们得以直接观察流动并测量被油浸润部分 的几何面积 ,从而验证了理论预测的分形现象 。现在 , 微制造技术提供了更多的加工手段 ,制造出实验所需 要的管道形状分布 (图 1) ,为渗流科学向定量研究发 展提供了新的手段 。
纳米流体的研究现状及其应用
纳米流体的研究现状及其应用随着纳米科技的不断发展，纳米流体也成为当前研究热点之一。
纳米流体是指在纳米尺度下流动的流体，它具有比一般流体更强的表面和界面效应，以及更高的比表面积和化学反应活性。
纳米流体的研究不仅有助于深入理解微纳尺度下的流体力学和传热传质规律，还有很多的应用前景，比如生物医学、化学反应、石油开采等领域。
一、纳米流体的性质纳米流体的特殊性质主要来自两个方面：表面效应和量子效应。
表面效应是指当物体的尺寸缩小到纳米尺度时，其表面积与体积的比值增大，表面吸附的现象增强，表面张力也会发生变化。
而量子效应则是指当粒子的尺寸越小，其波长与粒子间距的相对大小越大，从而产生量子力学效应。
这些特殊性质导致纳米流体的运动规律和热力学性质与宏观流体的不同。
二、纳米流体的研究进展纳米流体的研究已经涉及到了各个领域，尤其是微纳尺度的流体力学和热传导研究方面，例如微通道流体力学、纳米流体传输和分离、纳米流体传热等。
其中微通道流体力学是目前较为活跃的领域之一。
微通道具有高比表面积和流阻损失小的特点，可应用于微流控芯片、微反应器、纳米电池、微电子冷却等。
此外，纳米流体在生物医学、油田开采、水处理等领域也有广泛的应用。
在生物医学上，纳米流体可以用于药物输送、肿瘤治疗和影像学诊断。
在油田开采中，纳米流体可以改进油井回注效果和增加油田采收率。
在水处理领域，纳米流体可以用于海水淡化、废水处理和水垢控制等。
三、纳米流体的未来发展随着纳米技术的不断发展，纳米流体的研究也将会得到更进一步的推广和应用。
未来纳米流体的应用方向也将更加多元化，比如在太阳能电池、环境治理、食品加工等领域的应用将更为广泛。
同时，在纳米流体的制备、性能调控和动力学研究方面仍然存在很多挑战和难题，需要进一步深入研究。
总之，纳米流体具有独特的物理化学性质和广泛的应用前景，其研究对于解决当今重要科学和技术问题具有重要意义。
纳米尺度化学识别获重要进展 首次识别紧邻不同分子拉曼光谱
纳米尺度化学识别获重要进展首次识别紧邻不同分子拉曼光
谱
佚名
【期刊名称】《分析测试学报》
【年(卷),期】2015(34)8
【摘要】纳米尺度上的化学识别对于微观结构设计与功能调控至关重要,而实现相邻不同分子的化学识别则代表着识别技术的一种极限挑战。
最近,中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室单分子科学团队董振超研究小组继2013年成功实现亚纳米分辨的单分子拉曼光谱成像之后,
【总页数】1页(P886-886)
【关键词】单分子科学;化学识别;纳米尺度;拉曼光谱;中国科学技术大学;微观结构设计;国家实验室;功能调控
【正文语种】中文
【中图分类】O56
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1.白春礼副院长当选亚太材料学会副主席/中国科技大学在量子通信实验领域取得重要进展/大连化学物理研究所在分子反应动力学领域取得重要进展/化学研究所有机纳米粒子的光学特异性研究取得重要进展/大气物理研究所获IT业国际大奖/广州地球化学研究所项目获省科学技术奖一等奖 [J],
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5.纳米尺度化学识别获重要进展 [J],
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实 验 流 体 力 学 Ｖ ｏ ｌ ． ２ ８， Ｎ ｏ ． ３ ， Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｎ Ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ４ ｐ
（ ） 中国科学院力学研究所 非线性力学国家重点实验室 ，北京 １ ０ ０ １ ９ ０ 微纳米实验流体力学研究的流动特征尺度在 １ 处于宏观流动到分子运动的过渡区。连 ｍｍ～１ ｎ ｍ 范围 ， 摘要 ： 续介质力学与量子力学这两个经典理论的衔接 ， 提 出 了 诸 如 连 续 性 假 设 适 用 性、 边 界 滑 移 等 基 本 理 论 问 题。同 时 从微纳米尺度研究界面处液／固／气的耦合 ， 化学 、 电学性质对流动的影响值得关注。微纳米实验测量仪器融入了 。本文围绕连续性 力、 电等测量手段 ， 要求测量空间精度达到 ｎ 力的测量精度达到 ｐ 时间 分 辨 率 达 到 ｎ Ｎ， ｍ 量级 ， ｓ ／ 边界滑移 、 微纳米粒子布朗运动及微尺度涡旋测 量 等 问 题 ， 介绍了 Ｍ 示踪粒子流场显 假设适用性 、 ｉ ｃ ｒ ｏ Ｎ ａ ｎ ｏ Ｐ Ｉ Ｖ、 示等技术应用于微纳流场观测的进展与难点 。 目前微 纳 米 流 动 测 量 仍 然 沿 着 经 典 流 体 力 学 测 量 “ 小 型 化” 的思路 开展 ， 而纳尺度的测量期待着新的实验方法与技术的提出 。 ／ 微／纳流动 ； 实验测量 ； 界面 Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ Ｎ ａ ｎ ｏ Ｐ Ｉ Ｖ； 关键词 ： Ｏ ３ ６ ３． ２ 文献标识码 ：Ａ 中图分类号 ：
， Ｌ ｉ Ｚ ｈ ａ ｎ ｈ ｕ ａ Ｚ ｈ ｅ ｎ Ｘ ｕ ｇ （ ， ， ） Ｌ ＮＭ， Ｉ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ Ｂ ｅ ｉ ｉ ｎ ０ ０ １ ９ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ １ ｙ ｊ ｇ ： ／ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｆ ｌ ｏ ｗ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ Ａ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ １ ｍｍ ｔ ｏ １ ｎ ｍ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｎ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｃ ｒ ｏ － ｙ ｐ ｇ ： ｓ ｃ ｏ ｉ ｃ ｆ ｌ ｏ ｗ ｔ ｏ ｍ ｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ．Ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｗ ｏ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｉ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｕ ｍ ｐ ， ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ｓ ｏ ｍ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｉ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ ｕ ｓ ｔ ｓ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｓ ｑ ｐ ｐ ， ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｉ ｔ ｈ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｒ ｓ ｌ ｉ Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ａ ｎ ｔ ｉ ｍ ｅ ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｕ ｌ ｉ ｎ ｖ ａ ｌ ｉ ｄ ｉ ｔ ｙ ｙ ｐ ｙ ｐ． ｐ ｇ ｙ ／ ／ ／ ， ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｕ ｉ ｄ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｔ ｉ ｓ ｗ ｏ ｒ ｔ ｈ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｓ ｈ ａ ｓ ｅ ｓ － ｑ ｙ ｇ ｇ ｐ ，ｍ ／ ｆ ａ ｃ ｉ ａ ｌ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ｉ ｃ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｏ ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｓ ｒ ｏ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｙ ｐ ｐ ｐ ， ｓ ｈ ｏ ｕ ｌ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｉ ｔ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｕ ｉ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｎ ｏ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｓ ａ ｃ ｅ ｇ ｙ ｑ ｇ ｐ ， ａｐ Ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｔ ｉ ｍ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ．Ｔ ｈ ｉ ｓ ｆ ｏ ｃ ｕ ｓ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｅ ｒ － ｐ ｐ ｐ ， ， ／ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｓ ｏ ｆ ｖ ａ ｌ ｉ ｄ ｉ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｉ ｔ ｈ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｒ ｓ ｌ ｉ Ｂ ｒ ｏ ｗ ｎ ｉ ａ ｎ ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｐ ｙ ｙ ｐ ｙ ｙ ｐ ／ ｎ ａ ｎ ｏ ａ ｎ ｄ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｖ ｏ ｒ ｔ ｅ ｘ ｆ ｌ ｏ ｗ， ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｒ ｏ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ －ｐ － ｐ ｇ ／ ／ ｎ ａ ｎ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｂ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏＮ ａ ｎ ｏ Ｐ Ｉ Ｖ ａ ｎ ｄ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ａ ｃ － ｙ ｇ ， ／ ” ｅ ｒ ｓ ．Ｕ ｔ ｏ ｄ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｏ ｆ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｉ ｓ ｓ ｔ ｉ ｌ ｌ ｆ ｏ ｌ ｌ ｏ ｗ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｄ ｅ ａ ｏ ｆ“ ｍ ｉ ｎ ｉ ａ ｔ ｕ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｐ ｙ ｇ ， ， ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｈ ｏ ｗ ｅ ｖ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｕ ｒ ｅ ｎ ｔ ｌ ｎ ｅ ｅ ｄ ｓ ｔ ｈ ｅ ｇ ｙ ｎ ｅ ｗ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｕ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ． ｑ ： ／ ； ／ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ； ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ Ｎ ａ ｎ ｏ Ｐ Ｉ Ｖ； ｉ ｎ ｔ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｕ ｄ ｏ ｆ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ Ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｓ ｒ ｏ ｒ ｅ ｓ ｓ － ｐ ｙ ｐ ｐ ｇ
； 收稿日期 ： 修订日期 ： ２ ０ １ ４ ０ ２ ２ １ ２ ０ １ ４ ０ ４ ０ ８ － － － － ） 基金项目 ：国家自然科学基金 （ １ １ ２ ７ ２ ３ ２ ２， １ １ ２ ０ ２ ２ １ ９
其 流体力学 方 程 组 的 连 续 性 假 设 的 适 用 性 要 考 虑 ； 次， 宏观流体力学常用的无滑移边界条件由滑移边界 条件替代的问题 。 微纳流动的最大特点是流体被 “ 限 制” 在“ 狭小 ” 空 间 中 流 动。 表、 界面作用（ 如 静 电 力、 范德华力等 ） 的距离 一 般 小 于 微 米 尺 度 ， 在宏观尺度 下可以忽略 ， 而在微纳米流动中可能起主导作用 。 已经 微纳米尺度下流体连续性假设适用性问题 ，
１ 微纳米流动研究的尺 度 范 围 和 测 量 仪器
１． １ 微纳流动的尺度范围 跨越了 ｍｍ～１ ｎ ｍ， 微 纳 米 流 动 的 尺 度 范 围 从 １ 从宏观尺度到分子 尺 度 的 ６ 个 数 量 级 。 在 这 个 范 围 内， 实验流体力 学 面 临 哪 些 物 理 问 题 呢 ？首 先 ， 宏观
０ １ ４年０ ６月 ２ ： ／ ｄ ｏ ｉ １ ０． １ １ ７ ２ ９ ｓ ｌ ｔ ｌ ｘ ２ ０ １ ４ ０ ０ １ ８ ｙ
（ ） 文章编号 ： １ ６ ７ ２ ９ ８ ９ ７ ２ ０ １ ４ ０ ３ ０ ０ ０ １ １ １ － － －
微纳米尺度流动实验研究的问题与进展
李战华 ，郑 旭
２
） 实 验 流 体 力 学 （ 第２ ２ ０ １ ４ ８卷
从实验角度验证了 ， 目前认为微米以上尺度管道仍符 合经典流体力学 理 论
／ 引用格式 ： Ｌ ｉ Ｚ Ｈ， Ｚ ｈ ｅ ｎ Ｘ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｓ ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｕ ｄ ｏ ｆ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ Ｎ ａ ｎ ｏ－ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｎ Ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ Ｍ ｅ－ ｇ ｐ ｐ ｇ ｐ ｙ ｐ ： ： ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ， ２ ０ １ ４， ２ ８（ ３） １－ １ １．李战华 ，郑 旭． 微纳米尺度流动实验研究的问题与进展． 实验流体力学 ， ２ ０ １ ４， ２ ８（ ３） １－ １ １．