2024年8月21日，深圳大學高等研究院閆昇團隊將其成果以“Deciphering the Evolution of Inertial Migration in Serpentine Channels”為題的論文，發(fā)表于Analytical Chemistry。深圳大學高等研究院和機電與控制工程學院聯(lián)合培養(yǎng)碩士生劉勇為論文第一作者，深圳大學高等研究院研究員閆昇、深圳大學機電與控制工程學院副教授彭小波為通訊作者。該工作還得到澳大利亞格里菲斯大學博士張俊的支持。

圖1.本報道被選為Analytical Chemistry的期刊封面

蛇形流道耦合慣性流和二次流，可實現(xiàn)有效的顆粒聚焦和分離，在臨床診斷和藥物篩選中顯示出巨大的潛力。然而，蛇形流道中的不穩(wěn)定的二次流使得慣性遷移的演化不明確，阻礙了蛇形流道的發(fā)展和應用。為了完善慣性遷移機理，本研究建立了一個具有不同曲率比的模型，研究了二次流對蛇形流道中顆粒遷移的影響。該方法采用直接數(shù)值模擬計算慣性升力，將慣性升力映射到蛇形流道的橫截面，并利用拉格朗日粒子跟蹤方法破譯慣性遷移。通過實驗研究了顆粒的慣性遷移，驗證了所建立的數(shù)值模型。結果表明，蛇形流道中的顆粒遷移遵循二階遷移理論。增加二次流會加速第二階段的遷移，并減慢第一階段的遷移。此外，本文研究了雷諾數(shù)、截面高寬比和阻塞率等不同參數(shù)對粒子平衡位置的影響，為粒子的高分辨率分離提供了指導。在考慮到流動阻力的前提下，本文的無量綱研究使得任意大小的顆粒的分離成為可能。本研究揭示了蛇形流道中的遷移機制，為顆粒的慣性分離提供了新的契機。

圖2.蛇形流道中顆粒的二階遷移

該成果得到國家自然科學基金、珠江人才計劃、廣東省基礎與應用基礎研究基金和深圳大學卓越研究計劃的支持。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.4c03474