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龙图腾网获悉北京科技大学申请的专利一种基于流体卡断准则的微流控芯片设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115598013B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-25发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211164571.X，技术领域涉及：G01N13/00；该发明授权一种基于流体卡断准则的微流控芯片设计方法是由谢驰宇;察鲁明;冯其红;王森设计研发完成，并于2022-09-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于流体卡断准则的微流控芯片设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于流体卡断准则的微流控芯片设计方法，包括：构建孔喉通道的几何模型；根据所述孔喉通道的几何模型，结合孔喉通道的流体物理特性，构建用于分析流体在孔喉通道中是否发生卡断的数学物理模型；根据所述数学物理模型推导流体卡断准则；建立基于所述流体卡断准则的微流控芯片设计方法。本发明构建的流体卡断准则直观简捷，精准度高，只需将孔喉深度与喉道宽度、曲率半径和孔隙宽度进行比较，即可判断孔喉是否会导致流体卡断以及在何种条件下流体发生卡断，普适性强且适用场景广泛，可有效解决具有实现避免流体卡断功能的微流控芯片设计问题。

本发明授权一种基于流体卡断准则的微流控芯片设计方法在权利要求书中公布了：1.一种基于流体卡断准则的微流控芯片设计方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、构建孔喉通道的几何模型； 所述步骤S1中，孔喉通道为矩形截面的孔喉通道，所述孔喉通道包括孔隙，喉道，渐缩，渐扩；所述孔喉通道的几何参数包括：孔喉深度h，喉道宽度Rt，孔隙宽度Rp，喉道主曲率圆，喉道主曲率半径Ro； S2、根据所述孔喉通道的几何模型，结合孔喉通道的流体物理特性，构建用于分析流体在孔喉通道中是否发生卡断的数学物理模型； 所述步骤S2中，所述孔喉通道的流体物理特性包括润湿流体与非润湿流体之间的界面处的界面张力系数σ以及润湿流体的接触角θ； 当喉道处的毛管压力Pc-neck大于非润湿流体前沿的毛管压力Pc-front时，卡断才能够发生；反之，则不发生卡断； 所述的Pc-front数值上等于孔隙中的毛管压力；所述的Pc-neck和Pc-front根据杨-拉普拉斯方程得出： 式中，rxoy-neck是喉道处xoy截面上流体界面的主曲率半径；ryoz-neck是喉道处yoz截面上流体界面的主曲率半径；rxoy-front是非润湿流体前沿所处孔隙处xoy截面上流体界面的主曲率半径；ryoz-front是非润湿流体前沿所处孔隙处yoz截面上流体界面的主曲率半径； 当喉道与孔隙的毛管压力差ΔP满足： ΔP＝Pc-neck-Pc-front＞0 流体在孔喉通道中发生卡断；反之，则不发生卡断； S3、根据所述数学物理模型推导流体卡断准则； 所述步骤S3具体包括： 根据孔喉深度h相对于喉道宽度Rt和孔隙宽度Rp的大小，分为以下三种工况： 工况1：当h2Rt时，喉道与孔隙的毛管压力差为： 工况1中喉道与孔隙的毛管压力差Pc-neck-Pc-front恒小于零，于是得到判断流体在矩形截面孔喉中何种条件下发生卡断的准则1：当h2Rt时，孔喉通道中流体不会发生卡断； 工况2：当2Rt≤h2Rp时，喉道与孔隙的毛管压力差为： 令Pc-neck-Pc-front＝0，求得孔喉通道中流体是否发生卡断的临界孔喉深度hc: 令喉道与孔隙的毛管压力差Pc-neck-Pc-front小于零，于是得到判断流体在矩形截面孔喉中何种条件下发生卡断的准则2：当2Rt≤h2Rp，且hc≤h2Rp时，孔喉通道中流体能够发生卡断；当2Rt≤h2Rp，且2Rthhc时，孔喉通道中流体不能发生卡断； 工况3：当h2Rp时，喉道与孔隙的毛管压力差为： 工况3中孔喉通道中流体能否发生卡断与孔喉深度h无关，而与喉道宽度Rt相关；令喉道与孔隙的毛管压力差Pc-neck-Pc-front小于零，于是得到判断流体在矩形截面孔喉中何种条件下发生卡断的准则3： 当时，孔喉通道中流体能够发生卡断；当时，孔喉通道中流体不能发生卡断； 上述三种工况下推导出的准则1、准则2和准则3构成所述的流体卡断准则； S4、建立基于所述流体卡断准则的微流控芯片设计方法。

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