[發明專利]一種微流控油液運動黏度檢測方法

在審

• 申請號: 201711373518.X
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108072592A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 常青;張少君;王明雨;潘新祥;李曉;賈風光;趙恩蕊;孟雄飛
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00;G06T7/11;B01L3/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李馨

本發明屬于船舶油液檢測技術，涉及利用微流控兩相層流技術實現船舶油液運動黏度的快速檢測，具體涉及一種微流控油液運動黏度檢測方法。通過制備Y型微流控芯片，選擇無色無味的100#工業白油作為參比液，在Y型微流道的入口流道內以相同入口流速分別注入待測油液與參比液，然后在兩相穩定界面采集圖像，采集后的圖像處理采用最大類間方差法(OTSU)，通過方差的計算來尋找一個合適的灰度級別來劃分參比液與待測油液兩個的圖像區域，計算運動黏度。本發明利用微流控兩相層流技術進行油液運動黏度的快速檢測，可以實現滑油黏度的在線檢測，相比傳統油液黏度檢測技術，具有快速，便攜和精度高等特點。

技術領域

本發明屬于船舶油液檢測技術，涉及利用微流控兩相層流技術實現船舶油液運動黏度的快速檢測，具體涉及一種微流控油液運動黏度檢測方法。

背景技術

傳統的油液運動黏度檢測需要在實驗室中進行，時效性極差，同時實驗儀器不便攜帶，實驗過程緩慢。現有的在線式黏度計，其原理是利用液體黏度不同對感應端的拖拉力度不同，通過計算損失能量來達到計算黏度的目的，然而這種黏度計的感應端在振動時，由于摩擦會使得局部液體溫度發生變化，溫度變化勢必會引起黏度的變化，從而使得所測黏度的準確度大大降低。

微流控是一種精確控制和操控微尺度流體，尤其特指亞微米結構的技術。微流控在在DNA芯片，芯片實驗室，微進樣技術，微熱力學技術得到了發展。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種利用微流控兩相層流技術進行油液運動黏度的快速檢測的方法，可以實現滑油黏度的在線檢測，相比傳統油液黏度檢測技術，具有快速，便攜和精度高等特點。

為了實現上述目的，本發明的技術發案如下:

一種微流控油液運動黏度檢測方法，包括以下幾個步驟：

(1)制備Y型微流控芯片

利用AutoCad設計微流控芯片尺寸，打印掩模后利用光刻技術制作硅板基體，以體積比為10:1的比例將聚二甲基硅氧烷(PDMS)單體和催化劑混合，并真空除氣后澆鑄到硅板基體上，在真空烘箱中加熱固化后，去膠打孔后邦定于ITO導電玻璃片上；所述的催化劑為帶乙烯基側鏈的預聚物及交聯劑，ITO導電玻璃片連接外部電源；在ITO玻璃片下固定熱電偶傳感器，測量芯片溫度；

(2)參比液選定及檢測處理

選擇無色無味的100#工業白油作為參比液，參比液及待測油液加熱至40℃，在Y型微流道的入口流道內，以相同的入口流速分別注入待測油液與參比液；

(3)微流控現象的圖像采集及處理

兩相穩定界面的位置與混合流道起點的距離受兩相黏度比影響，黏度比越大，達到兩相穩定界面的部位離混合流道的起點越遠，在混合流道內選取兩相穩定界面作為檢測圖像采集區域，用顯微鏡采集圖像；采集后的圖像處理采用最大類間方差法(OTSU)，通過方差的計算來尋找一個合適的灰度級別來劃分參比液與待測油液兩個的圖像區域；

(4)運動黏度的計算

由OTSU算法可直接得到參比液和待測油液兩相流體在流道內所占的面積比，面積比近似等于兩相流體的黏度比。

進一步地，所述的制備Y型微流控芯片，Y型微流道的入口流道尺寸為100×100μm，混合流道尺寸為100×200μm。

進一步地，所述的參比液選定及檢測處理，在入口流道的PDMS層插入T型熱電偶，實時對Y型微流道內的流體進行溫度測定。

進一步地，所述的參比液選定及檢測處理，在Y型微流道的入口流道內在Y型微流道的入口流道內，以相同的入口流速分別注入待測油液與參比液，所述的入口流速控制在5μL/min～10μL/min。