[发明专利]一种胶体颗粒微流体剪切力的测试方法

说明书

本发明公开一种胶体颗粒微流体剪切力的测试方法，将胶体颗粒悬液接入流动池中的通道中，将需要检测的背景流体接入另一通道中；利用光镊捕获胶体微球，并使其保持静止状态；控制高精度电动位移台在最大功率下平动，使流动池中的流体流动，得出功率与流体流速的关系；将捕获的胶体微球切换至流动池中所需实验流体环境的通道中，控制电动位移台的实验所需移动速度，进行不同流体流速下胶体颗粒剪切力的测试；采集数据，仪器的力学检测系统将所得光阱信号转换成胶体颗粒所受的微流体剪切力。本发明可以测试不同的流体环境下胶体污染物的所受到的剪切力，满足环境污染等领域对胶体颗粒微流体剪切力的测试需求。

技术领域

本发明属于胶体化学技术领域，更具体涉及一种胶体颗粒微流体剪切力的测试方法。

背景技术

流体剪切力加载的方式有很多种，如流动小室加载技术、微流控技术等。这些技术通过进水口和出水口之间产生的压差为流体剪切速率提供动力，使样品池中的微粒受到均匀或周期性的剪切力作用；在环境微界面过程的研究中，水环境中的胶体颗粒由于受到各类引力和斥力作用而在多孔介质中迁移或滞留，而尚有许多胶体迁移现象无法用现有理论解释。剪切力是胶体颗粒在流体环境中的重要作用力之一，胶体颗粒微流体剪切力的测试可以帮助我们更好的了解污染物在多孔介质中的迁移转化过程，尤其是在复杂流体环境中的迁移转化情况。因而，了解胶体的受力情况至关重要。然而，水环境中胶体所受到的各类作用力大小难以测量，例如，原子力显微镜技术只能进行垂直方向上相互作用力的测量。现有技术中急需一种胶体颗粒微流体剪切力的测试方法。

在微观领域常用的测量分子间相互作用力的仪器有原子力显微镜、光镊、声镊、磁镊等，这些单分子研究技术通常用于生命科学、物理学等领域，而在环境领域的应用甚少。光镊利用光与物质间动量传递的力学效应形成三维势阱，从而捕获和操纵微米和纳米尺寸的粒子。光镊技术具有无标记、非接触、无损伤、实时监测等特点，不仅可以操纵微粒，有着精确的定位能力，还可测量微粒之间、微粒与环境物质的微小相互作用力。经过多年的发展，光镊技术已成功应用于细胞生物学、单分子生物学、软物质胶体科学和物理学等领域。然而在胶体颗粒微流体剪切力的测试的方面，确未有涉及。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，针对测量胶体颗粒在微流体中受到作用力的技术现状，提出一种胶体颗粒微流体剪切力的测试方法，本发明通过控制高精度电动位移台的平动，使样品池中的流体流动，从而使微粒受到均匀剪切力的作用，此方法简单可控、精确度高、结果可靠，并将其用于环境领域胶体污染物微流体剪切力的测试需求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种胶体颗粒微流体剪切力的测试方法，包括以下步骤：

第一步：将胶体颗粒悬液(溶剂为超纯水)接入微液流控制系统流动池中的通道中，将需要检测的背景流体接入另一通道中；

第二步：利用光镊捕获胶体微球，并使其保持静止状态；

第三步：流速校准：控制电动位移台在最大功率下平动，使流动池中的流体(任一背景流体)流动，得出移动速度、功率与流体流速的关系；

第四步：将捕获的胶体微球切换至流动池中需要检测的流体环境的通道中，控制电动位移台的移动速度，进行不同流体流速下胶体颗粒剪切力的测试；

第五步：采集数据，仪器的力学检测系统将所得光阱信号转换成胶体颗粒所受的微流体剪切力。

进一步地，所述第一步中，所述胶体颗粒选择微塑料、工程纳米颗粒、细菌、病毒、黏土中的一种或多种。

进一步地，所述第一步中，所述背景流体为超纯水或盐溶液。在不同的流体环境中，胶体颗粒受到的剪切力各不相同。

进一步地，所述第一步中，所述微液流控制系统前端置有多个分通道注射器，以避免各体系交叉污染，其中的液体都可接至流动池的通道中。

进一步地，所述第三步流速校准具体包括以下步骤：