親疏水性介面對微氣泡生成之影響 賴俊翰、鄭江河
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摘 要
從微噴嘴孔所形成之微氣泡進入溶液中已廣泛應用於各領域，包含船舶減阻、環境水質淨化、水產養殖、殺菌增氧、化工 及生醫應用等。然而現有之微氣泡產生器裝置在先進產業的應用上，常受限於其尺寸而難以進展，例如應用於人體之氣泡 式氧合器，希望其尺寸愈小愈好。本研究主要目的在設計與製作尺寸很小的微氣泡產生器，藉由微噴射裝置產生微奈米氧 氣泡。本文最終目的是藉由微氣泡產生器能產生微米氧氣氣泡，提升血液中的血氧濃度進而將維持飽和含氧量。 噴孔片製 作是利用微電鑄鎳的方法製造而成。然後在此噴孔片上濺鍍高親水特性之白金層藉予降低噴孔片之水滴接觸角。其微氣泡 之生成狀況及尺寸大小與氣壓大小及流量、噴嘴孔的孔徑及其表面之接觸角和表面張力、流體的特性及是否有水平流速等 變因有關係。此外，利用高倍率顯微鏡及高速電荷耦合元件攝影機實際觀測微氣泡之生成及其尺寸。並探討各種操作條件 下，其微氣泡之尺寸的變化。
關鍵詞 : 微氣泡產生器、親水性、噴孔片、微電鑄
目錄
封面內頁 簽名頁 中文摘要 ...iii 英文摘要 ...iv 致謝 ...v 目錄
...vi 圖目錄 ...vii 表目錄 ...ix 第一章 前言 1.1研究背景 ...2 1.2現有微氣泡產生器之技術與應用 ...3 1.2.1相關研究及參考文獻...5 1.3研究動機 ...9 1.4研究方法 ...12 第二章 結構設計 2.1微氣泡產生器主體之設計製作 ...13 2.2微噴孔片之製作方法 ...14 2.2.1黃 光微影製程………15 2.2.2微電鑄鎳製程………17 2.3微噴孔片之表面親 水特性製作方法 ...21 2.4微噴孔片之表面疏水特性製作方法 ...22 2.5親疏水性狀態下噴嘴孔片之水滴接觸角...22 第三章 微米氣泡觀測設備 3.1高速CCD ...23 3.2微氣泡產生器 ...24 3.3氣泡觀測實驗系
統...25 第四章 微米氣泡觀測 4.1氣泡直徑量測與每秒氣泡產生速率 ...27 4.2不同表面特性處理之噴嘴孔片 改變噴嘴孔徑的氣泡 生成比較 ...28 4.3不同表面特性處理下固定噴嘴直徑為20μm之氣泡 尺寸探討
...47 4.4表面親水特性處理之20μm噴嘴片在改變水流量下 的氣泡生成 ...55 4.5噴嘴孔片為親水 狀態下之微氣泡疊加生成 ...63 4.6表面親水特性處理之20μm噴嘴片在改變黏度下的 氣泡生成 ...74 第五章 結 論 5.1結論 ...83 參考文獻 ...85
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