气泡注入式微点、雾喷液机理研究

气泡注入式微点、雾喷液是由申请人提出的一种非接触式液点-雾点分散工艺，是针对微电子行业主流点胶工艺强调机械作用而轻视液体内秉性质设计思想的一种创造。利用气体射流失稳机制在微管内制造气泡以阻断液体射流的方法产生液点。喷液能够做到过程、精度、频率可控，所产生液点体积可低于纳升，而频次可高于主流工艺两个数量级以上。本课题将采用稳定性分析、流动界面数值模拟以及实验手段研究以下内容:受限微管道内气流入射液体射流的稳定性机制、微管道内气-液界面流态分析、微管内气-液-固三相接触线数值计算模型、微管出口液点成形和雾化机理、分析不同工艺参数对液点形成主要阶段的影响，同时结合实际尝试在模拟界面计算上对接触线、分层流动问题有理论和方法创新。本课题将丰富界面稳定性理论、增加对接触问题的物理认识和对其进行研究的理论和数值途径，阐释微管内多相流动物理机制,将获得新的液体雾化方法并在点胶技术上迈出自主发展的新步伐。

本课题除了对前期基金课题关于USGA喷嘴的相关雾化问题深入研究和拓展之外，从宏观/介观/微观多角度对射流问题开展研究。主要工作有两个：1). 对课题的主要研究方向气泡注入式微点、雾喷液工艺进行试验、计算以及理论研究。在实验过程中不断改进试验平台，采用高速摄像微点、雾喷的特征，液滴形貌、粒径、频率、含气率等信息，已取得一些有利结果；对雾化原理和试验平台作了各种分析,试验已基本成功,试验原型机于2012年10月参展了上海工博会,受到行业关注；对气泡注入式微点、雾喷液工艺进行了大量模拟，获得了不同的微管道内的流态，同时也分析出本设计气泡注入式微点、雾喷液工艺与其它微管道数字流体技术相比，具有更优越的控制特性，相关文章发表在国际TOP杂志Chemical Engineering Journal上; 采用玻璃材质,并在内管进行润湿处理后的实验具有很好的重复性,无卫星液点、无拖尾、高频、高效产生等尺度微液点的特性超出设计的预期，相关指标非常优秀。2).对微管道尺度更小的有机发光分子喷射蒸镀问题，提出光导向概念，对光导颗粒气体射流进行了理论研究。从光与物质相互作用的角度出发，分析了单个蒸发颗粒在高斯光束中的受力特性、研究了蒸发颗粒系统的消光性质。以此为基础，我们构建了光与颗粒气体射流的水动力学模型，并在连续性假设下对光导颗粒气体射流做了流动稳定性分析。研究了无粘近似下光的特征在颗粒射流稳定性的作用机制，获得了光对颗粒射流的广谱稳定特性，对粒子消光效应的进一步研究结果得到消光服从3次衰减规律，这个结果仍在验证中。另外，本项目在微观的分子动力学以及介观的耗散例子动力学方法方面也做了一些工作，以备后面工作的需要。本项目业已在国内外学术期刊上发表学术论文7篇，国际会议论文1篇，获得专利授权8项，培养硕士研究生5名，毕业一名，协助培养博士研究生2名，均已毕业。本研究工作有一个良好的开端，目前取得了初步的但扎实的成果，后继的大量工作正在紧凑有序展开。