基于气凝胶气体扩散的二氧化碳浓度梯度平台的设计

摘要

为了更简单并准确的形成二氧化碳(Carbon Dioxide,CO2)气体浓度梯度,构建具有生理意义的CO2浓度梯度范围,从而研究不同浓度CO2引起的细胞响应,本文通过仿真和实验相结合的方法,对CO2在多孔介质气凝胶中的扩散情况进行了研究.首先通过气体在多孔介质内扩散的经验公式,估算扩散系数,利用COMSOL Multiphysics软件,建立CO2气体扩散模拟三维模型,研究不同平均孔隙半径和孔隙率对CO2气体在多孔介质气凝胶中扩散的影响.结果表明,多孔介质的平均孔隙半径和孔隙率越大,达到CO2浓度梯度稳态所用的时间越短,但对最后在多孔介质内形成的浓度梯度没有影响.最后设计并搭建基于气凝胶的CO2浓度梯度发生装置,初步验证仿真结果.