Apa este o resursă naturală de care depinde omenirea și este folosită în multe domenii. În ultimii ani, modelarea și controlul fluxului de urme de apă a atras atenția pe scară largă în domeniile științei materialelor, chimiei și biomedicinei.
„Taierea apei cu un cuțit”? 1 septembrie, reporterul a fost informat că Universitatea Xi'an Jiaotong şi Universitatea Politehnică de Nord-Vest echipa de cercetare a colaborat pentru a prezenta "apă tăiată cu laser" noua tehnologie, şi realizarea acestei idei, pentru "apă! "Aplicarea de apă! oferă o idee nouă.
„tort cu apă” tăiat cu laser din diverse modele.
Realizare taiere si prelucrare a apei prin laser
Cum să „îmblânzi” apa și să o folosești a fost un subiect de studiu din cele mai vechi timpuri. Tăierea apei, în ochii oamenilor este un lucru incredibil, ca faimosul poem al poetului dinastiei Tang Li Bai: "Desenând un cuțit pentru a tăia apa mai multă apă, ridică o ceașcă pentru a risipi tristețea mai tristă." După cum se reflectă în, apa, ca fluid cu dezordine, este dificil de plastifiat și tăiat prin metode tradiționale.
În zilele noastre, principalul mijloc de control al morfologiei și debitului de apă este preprocesarea canalelor solide. Cu toate acestea, datorită naturii dezordonate și fluidității apei, prelucrarea precisă a apei este încă o provocare. Poate tăierea cu laser, ca tehnologie care utilizează efectul fototermic pentru a procesa materiale solide, să permită tăierea și procesarea apei?
Pe baza ideii de mai sus, grupul Prof. Li Fei de la Școala de Științe și Tehnologie a Vieții a Universității Xi'an Jiaotong și grupul Prof. Asociat Li Xiaoguang de la Școala de Fizică a Universității Politehnice Northwestern au colaborat pentru a valorifica laserul, care este cunoscut drept „cel mai rapid cuțit” și adoptă tehnologia de prelucrare cu laser prin reglarea proprietăților de fluiditate și tensiune superficială ale apei. Folosind tehnologia de procesare cu laser, echipa a realizat ideea „decupării cu laser a apei” prin ajustarea proprietăților de fluiditate și tensiune superficială ale apei, transformând „tăierea apei cu un cuțit” într-o realitate.
Echipa a folosit mai întâi nanoparticule de silice hidrofobă pentru a acoperi suprafața apei, construind un „tort de apă” cu o grosime de submilimetru, apoi a tăiat „tortul de apă” cu un laser, realizând cu succes ideea de „tăiere cu apă cu laser” și „ tăiere cu apă cu laser”. Ideea „apă de tăiere cu laser” a fost realizată cu succes și au fost create o varietate de „modele”.
Urmăriți motivul pentru care „tortul de apă” poate fi tăiat
De ce poate laserul să taie apa în mod magic? Echipa de cercetători, "tort de apă" poate fi tăiat de laser din două motive principale: în primul rând, suprafața "tort de apă" a nanoparticulelor de silice pe lungimea de undă de 10,6 microni de laser infraroșu are o absorbție puternică, după iradierea cu laser, nanoparticule de silice După iradierea cu laser, nanoparticulele de silice absorb energia laser convertită în căldură pentru vaporizarea apei; în al doilea rând, atunci când apa locală este vaporizată, fluxul de apă va conduce suprafața nanoparticulelor de silice pentru a acoperi în continuare suprafața apei expuse, prevenind astfel procesul de „vindecare” apei.
Introducere Li Fei, echipa a explorat, de asemenea, volumul de apă prin experimente pe zona „tort de apă”, grosimea „tort de apă” privind fezabilitatea tăierii și grosimea „tort de apă”, viteza de scanare cu laser privind precizia de procesare Parametrii experimentali optimizați de s-au obţinut „tăierea cu apă cu laser”. Ulterior, tăietorul cu laser a fost aplicat pentru a procesa cu succes cipurile microfluidice utilizate în mod obișnuit, inclusiv canalele transversale și canalele dispersate, confirmând capacitatea „tăierii cu laser a apei” de a procesa structuri microfluidice complexe și determinând că cipurile microfluidice procesate prin „tăierea cu apă cu laser” poate ajunge la minim 350 de micrometri. S-a stabilit că cel mai mic cip microfluidic procesat prin „tăierea cu apă cu laser” poate fi de 350 de micrometri.
Cipsele microfluidice preparate prin „laser water-slicing” pot fi aplicate în multe domenii.
Manipularea fluidelor este una dintre principalele aplicații ale cipurilor și picăturilor microfluidice. Echipa a aplicat cipurile și picăturile microfluidice procesate prin „tăierea cu laser a apei” pentru manipularea fluidă relevantă și a confirmat funcția de manipulare a fluidului a cipurilor și picăturilor microfluidice auto-susținute.
În cursul cercetării, bazată pe deschiderea cipului microfluidic procesat cu „apă tăiată cu laser”, echipa a aplicat cipul microfluidic procesat cu „apă tăiată cu laser” ca platformă de reacție miniaturizată pentru a realiza sinteza chimică. De exemplu, complexarea cupru-amoniac și sinteza aminoacizilor cu ninhidrina hidratată. Pe baza transmisiei luminii a cipurilor microfluidice procesate cu „apă tăiată cu laser”, echipa le-a dezvoltat ca microreactoare pentru platforme de detectare biochimică și colorimetrică pentru detectarea biomarkerilor, cum ar fi ionii metalici, proteinele, ureea și acizii nucleici. În cele din urmă, cipurile microfluidice procesate au fost folosite ca matrițe modelate pentru manipularea electrocinetică a metalelor lichide și sinteza hidrogelurilor modelate și ca platforme de diluare a gradientului de droguri și culturi celulare.
Prin cercetare, echipa a propus în mod inovator o tehnică de procesare a apei prin tăiere cu laser, care rezolvă provocarea procesării precise a apei prin legarea fluxului de apă. Cipsele microfluidice preparate prin tăierea cu laser a apei prezintă potențial pentru aplicații într-o gamă largă de domenii, inclusiv chimie, sănătate, știința materialelor și biomedicină.
