Водата е природен ресурс, от който човечеството зависи и се използва в много области. През последните години моделирането и контролът на потока на следи от вода привлече широко внимание в областта на науката за материалите, химията и биомедицината.
"Рязане на вода с нож"? На 1 септември репортерът беше информиран, че изследователският екип на университета Xi'an Jiaotong и Северозападния политехнически университет си сътрудничат, за да представят новата технология "лазерно рязана вода" и реализацията на тази идея за "водата! "Прилагането на вода дава нова идея.
Лазерно изрязване на "водна торта" от различни десени.
Реализация на рязане и обработка на вода с лазер
Как да "опитомим" водата и да я използваме е предмет на изследване от древни времена. Нарязването на вода в очите на хората е невероятно нещо, както известното стихотворение на поета от династията Танг Ли Бай: „Изваждане на нож, за да отрежете повече вода, вдигнете чаша, за да разсеете тъгата още по-тъжна.“ Както е отразено в, водата, като течност с разстройство, трудно се пластифицира и нарязва по традиционните методи.
В днешно време основното средство за контролиране на морфологията и потока на следи от вода е предварителната обработка на твърди канали. Въпреки това, поради неподредената природа и течливостта на водата, прецизната обработка на водата все още е предизвикателство. Може ли лазерното рязане, като технология, която използва фототермичния ефект за обработка на твърди материали, да позволи рязане и обработка на вода?
Въз основа на горната идея групата на проф. Ли Фей в Училището по науки за живота и технологии на университета Сиан Джиаотонг и групата на доц. Ли Сяогуанг в Училището по физика на Северозападния политехнически университет си сътрудничат, за да използват лазера, който е известен като "най-бързият нож", и възприема технология за лазерна обработка чрез регулиране на течливостта и свойствата на повърхностното напрежение на водата. Използвайки технология за лазерна обработка, екипът реализира идеята за „лазерно рязане на вода“ чрез регулиране на течливостта и свойствата на повърхностното напрежение на водата, превръщайки „рязане на вода с нож“ в реалност.
Екипът първо използва хидрофобни силициеви наночастици, за да покрие повърхността на водата, конструирайки "водна торта" с дебелина субмилиметър, и след това изряза "водната торта" с лазер, като успешно реализира идеята за "лазерно водно рязане" и " лазерно водно рязане“. Идеята за "лазерно рязане на вода" беше успешно реализирана и бяха създадени различни "модели".
Проследете причината, поради която "водната торта" може да бъде нарязана
Защо лазерът може магически да реже водата? Екип изследователи, "водната торта" може да бъде нарязана от лазера по две основни причини: Първо, повърхността на "водната торта" на наночастиците от силициев диоксид при дължина на вълната от 10,6 микрона на инфрачервения лазер има силно поглъщане, след лазерно облъчване, наночастиците от силициев диоксид След лазерно облъчване наночастиците от силициев диоксид абсорбират лазерна енергия, преобразувана в топлина за изпаряване на вода; второ, когато местната вода се изпари, водният поток ще задвижи повърхността на наночастиците от силициев диоксид, за да покрие допълнително откритата водна повърхност, като по този начин предотвратява процеса на "оздравяване" на водата.
Въведението на Li Fei, екипът също така изследва обема на водата чрез експерименти върху зоната на "водната торта", дебелината на "водната торта" върху осъществимостта на рязане и дебелината на "водната торта", скоростта на лазерно сканиране върху точността на обработка Оптимизираните експериментални параметри на се получиха "лазерно водно рязане". Впоследствие лазерният нож беше приложен за успешна обработка на често използвани микрофлуидни чипове, включително напречни канали и диспергирани канали, потвърждавайки способността на „лазерното водно рязане“ да обработва сложни микрофлуидни структури и определяйки, че микрофлуидните чипове, обработени чрез „лазерно водно рязане“ може да достигне минимум 350 микрометра. Установено е, че най-малкият микрофлуиден чип, обработен чрез "лазерно водно рязане", може да бъде 350 микрометра.
Микрофлуидните чипове, получени чрез "лазерно водно нарязване", могат да се прилагат в много области.
Манипулирането на течности е едно от основните приложения на микрофлуидните чипове и капчици. Екипът приложи микрофлуидните чипове и капчици, обработени чрез "лазерно нарязване на вода" за съответната манипулация на течности и потвърди функцията за манипулиране на течности на подготвените самоподдържащи се микрофлуидни чипове и капчици.
В хода на изследването, въз основа на отвореността на микрофлуидния чип, обработен с "лазерно изрязана вода", екипът приложи обработения с "лазерно изрязан вода" микрофлуиден чип като миниатюризирана реакционна платформа за реализиране на химичен синтез. Например комплексообразуване на мед-амоняк и синтез на аминокиселини с хидратиран нинхидрин. Въз основа на пропускливостта на светлината на микрофлуидни чипове, обработени с "лазерно рязана вода", екипът ги разработи като микрореактори за биохимични сензори и платформи за колориметрично откриване за откриване на биомаркери като метални йони, протеини, урея и нуклеинови киселини. И накрая, обработените микрофлуидни чипове бяха използвани като шарени форми за електрокинетична манипулация на течни метали и синтез на шарени хидрогелове и като градиентно разреждане на лекарства и платформи за клетъчни култури.
Чрез изследването екипът новаторски предложи техника за обработка на вода чрез лазерно рязане, която решава предизвикателството за прецизна обработка на вода чрез свързване на водния поток. Микрофлуидните чипове, получени чрез лазерно рязане на вода, показват потенциал за приложения в широк спектър от области, включително химия, здравеопазване, наука за материалите и биомедицина.
