Vann er en naturressurs som menneskeheten er avhengig av og brukes på mange felt. De siste årene har mønsterdannelse og strømningskontroll av spormengder vann vakt stor oppmerksomhet innen materialvitenskap, kjemi og biomedisin.
"Skjære vann med kniv"? 1. september ble reporteren informert om at Xi'an Jiaotong University og Northwestern Polytechnical University forskerteamet samarbeidet for å legge frem "laser kuttet vann" ny teknologi, og realiseringen av denne ideen, for "vann! "Anvendelsen av vann gir en ny idé.
Laserskjæring "vannkake" laget av ulike mønstre.
Realisering av skjæring og prosessering av vann med laser
Hvordan man "temmer" vann og tar det i bruk har vært et emne for studier siden antikken. Å kutte vann, i folks øyne er en utrolig ting, som Tang-dynastiets poet Li Bais berømte dikt: "Å tegne en kniv for å kutte av vannet mer vann, heve en kopp for å fordrive tristheten mer trist." Som reflektert i, er vann, som en væske med uorden, vanskelig å plastiseres og kuttes med tradisjonelle metoder.
I dag er hovedmetoden for å kontrollere morfologien og strømmen av sporvann å forhåndsbehandle faste kanaler. På grunn av vannets uordnede natur og flytbarhet, er presis maskinering av vann fortsatt utfordrende. Kan laserskjæring, som en teknologi som utnytter den fototermiske effekten til å behandle faste materialer, muliggjøre skjæring og prosessering av vann?
Basert på ideen ovenfor har professor Li Feis gruppe ved School of Life Sciences and Technology ved Xi'an Jiaotong University og førsteamanuensis Li Xiaoguangs gruppe ved School of Physics ved Northwestern Polytechnical University samarbeidet om å utnytte laseren, som er kjent som den "raskeste kniven", og ta i bruk laserbehandlingsteknologi ved å regulere flyte- og overflatespenningsegenskapene til vannet. Ved å bruke laserbehandlingsteknologi, realiserte teamet ideen om "laserskjærende vann" ved å justere væske- og overflatespenningsegenskapene til vannet, og gjøre "skjærevann med en kniv" til en realitet.
Teamet brukte først hydrofobe silika-nanopartikler for å belegge overflaten av vann, konstruerte en "vannkake" med en tykkelse på submillimeter, og kuttet deretter "vannkaken" med en laser, og realiserte ideen om "laservannskjæring" og " laservannskjæring". Ideen om "laserskjærende vann" ble realisert, og en rekke "mønstre" ble laget.
Spor årsaken til at "vannkake" kan kuttes
Hvorfor kan laseren kutte vann på magisk vis? Team forskere, "vann kake" kan kuttes av laser av to hovedårsaker: For det første, "vann kake" overflaten av silika nanopartikler på bølgelengden på 10,6 mikron av infrarød laser har en sterk absorpsjon, etter laserbestråling, silika nanopartikler Etter laserbestråling absorberer silika-nanopartikler laserenergi omdannet til varme for vannfordamping; for det andre, når det lokale vannet fordampes, vil vannstrømmen drive overflaten av silikananopartiklene til ytterligere å dekke den eksponerte vannoverflaten, og dermed forhindre vannets "helbredelse".
Li Fei introduksjon, teamet også utforsket volumet av vann gjennom eksperimenter på "vann kake" området, "vann kake" tykkelse på gjennomførbarheten av skjæring og "vann kake" tykkelse, laser skanning hastighet på prosesseringsnøyaktighet De optimaliserte eksperimentelle parametere for "laservannskjæring" ble oppnådd. Deretter ble laserskjæreren brukt for å lykkes med å behandle vanlige mikrofluidiske brikker, inkludert tverrkanaler og spredte kanaler, noe som bekreftet evnen til "laservannskjæring" til å behandle komplekse mikrofluidiske strukturer, og bestemme at mikrofluidbrikkene behandlet ved "laservannskjæring" kan nå minimum 350 mikrometer. Det er fastslått at den minste mikrofluidbrikken behandlet ved "laservannskjæring" kan være 350 mikrometer.
De mikrofluidiske brikkene fremstilt ved "laservannskjæring" kan brukes på mange felt.
Væskemanipulasjon er en av hovedapplikasjonene for mikrofluidiske brikker og dråper. Teamet brukte de mikrofluidiske brikkene og dråpene behandlet ved "laservannskjæring" for relevant væskemanipulering, og bekreftet væskemanipuleringsfunksjonen til de forberedte selvbærende mikrofluidiske brikkene og dråpene.
I løpet av forskningen, basert på åpenheten til den "laserkuttede vann"-behandlede mikrofluidbrikken, brukte teamet den "laserkuttede vann"-behandlede mikrofluidbrikken som en miniatyrisert reaksjonsplattform for å realisere kjemisk syntese. For eksempel kobber-ammoniakkkompleksering og syntese av aminosyrer med hydrert ninhydrin. Basert på lystransmittansen til de "laser-kuttede vann"-behandlede mikrofluidchipene, utviklet teamet dem som mikroreaktorer for biokjemisk sensing og kolorimetriske deteksjonsplattformer for påvisning av biomarkører som metallioner, proteiner, urea og nukleinsyrer. Til slutt ble de behandlede mikrofluidiske brikkene brukt som mønstrede former for elektrokinetisk manipulering av flytende metaller og syntese av mønstrede hydrogeler, og som medikamentgradientfortynning og cellekulturplattformer.
Gjennom forskningen foreslo teamet innovativt en teknikk for prosessering av vann ved laserskjæring, som løser utfordringen med å presist behandle vann ved å binde vannstrømmen. Mikrofluidiske brikker fremstilt ved å laserskjære vann viser potensiale for applikasjoner innen et bredt spekter av felt, inkludert kjemi, helse, materialvitenskap og biomedisin.
