0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

MSPI新应用如何实现液滴操控

微流控 来源:微流控 2023-05-15 15:15 次阅读

近日,西南科大制造学院制造过程测试技术教育部重点实验室微纳仿生制造团队提出了一种具有双定向润湿性的多功能雪花图案界面,用于高效、精准的次序微液滴操控,并以“Sequence liquid manipulation on a multifunctional snowflake-patterned interface with dual unidirectional wettability”为题,发表在国际著名期刊Journal of Materials Chemistry A上。西南科大制造学院机械工程2020级硕士生吴威明为论文的第一作者,通讯作者为制造学院机械工程学科李国强教授,南开大学曹墨源教授以及中南大学银恺教授。

微流控器件在雾水收集、化学微反应、生物医学分析等方面具有重要的应用前景。微滴操控技术目前在众多研究领域已经取得了重大的进展,利用仿生几何结构和润湿性机制以实现液体的高效驱动模式已受到研究人员的广泛关注。相关研究人员在微液滴驱动的操控方式、界面材料、传输性能以及功能性应用等方面进行了大量的研究,取得了巨大的进展。虽然目前的研究已经实现了非对称结构液滴的定向输运,但在复杂环境中实现高效、适应性强的连续微液滴运输仍存在一定的挑战。此外,多仿生机制协同策略实现液滴的精准次序操控,更是鲜为研究。

0e5de462-f153-11ed-90ce-dac502259ad0.png

针对这一难题,受雪花的多级分形结构启发,结合仙人掌锥刺的几何不对称结构和穿孔荷叶的润湿性梯度定向液滴运输的灵感,研究人员提出了一种基于飞秒激光制备的多功能雪花状图案化界面(MSPI),用于次序微液滴操控。由于双不对称机制的协同作用,该界面能够以双重定向路径实现液滴的运输,即第一阶段液滴在图案表面的定向运输和第二阶段液滴在微锥孔阵列上不可逆的穿透,同时实现了液滴从限域亲水图案向非限域超亲水表面的定向运输。液滴双定向运输的实现主要归结于第一步的图案表面运输为第二步的定向穿透储存了足够的表面能量。

1010296e-f153-11ed-90ce-dac502259ad0.png

研究人员对多功能雪花状图案化界面的液滴运输性能进行探讨分析,深入研究了液滴在界面的两步次序运输行为,对液滴在平放、倾斜以及倒置的界面运输进行了性能分析。结果表明,在水平界面上完成次序运输过程仅需要0.54 s,即使在倒置的姿态下完成连续10次的逆重力液滴运输仅耗时33.64 s,证明了多功能雪花状图案化界面良好的液滴运输性能。此外,通过乙醇水溶液互溶配比了不同表面张力的液体,研究了不同表面张力液体在润湿性不对称楔形通道上的运输性能,结果表明,液滴表面张力增大的过程中,其在楔形槽上的运输速度也呈增大趋势。

11fa7af4-f153-11ed-90ce-dac502259ad0.png

为了探索该界面的功能化应用潜力,研究人员创造性地设计开发了基于MSPI的两种新应用。在微化学领域,实现了两种微液滴的精准化学反应和固液分离;此外,多功能雪花状图案化界面的结构优势也被证明具有良好的集雾效应与定点浇灌能力,可以精准地为雾环境中的植物提供直接的水资源。

综上所述,该研究为多机制协同策略实现液滴操控开发了有益平台,为复杂应用环境下的液滴操控提供了一种自适应、高效的方法,在环境、健康、能源等应用领域具有重要学术价值。审稿人认为这项工作提出了一种新颖的方法,结合了雪花、仙人掌刺几何结构和荷叶润湿特性的表面功能化,所设计的功能化结构对于一些重要领域的应用具有一定的指导意义。该课题将前沿的仿生设计理念与尖端的微纳精密制造技术相结合,致力于微液滴运输收集效率低与应用功能局限等难题的解决,选题体现了基础研究应面向环境能源等领域需求、坚持“问题导向”的原则,体现了材料学、流体力学、纳米技术等多学科交叉、融合等特点和特色。

审核编辑:彭静
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 激光
    +关注

    关注

    19

    文章

    3090

    浏览量

    64287
  • 仿生
    +关注

    关注

    1

    文章

    33

    浏览量

    8251

原文标题:具有双定向润湿性的多功能雪花图案界面,用于次序微液滴操控

文章出处:【微信号:Micro-Fluidics,微信公众号:微流控】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    功率放大器在机器视觉下操控与荧光分析检测中的应用

    实验名称:功率放大器在机器视觉辅助下超疏水表面无接触操控与荧光分析检测中的应用实验内容:在本研究中,我们开发了一种机器视觉辅助的声波镊子(MVAAT),用于在超疏水表面上实现自动化
    的头像 发表于 10-29 17:54 506次阅读
    功率放大器在机器视觉下<b class='flag-5'>液</b><b class='flag-5'>滴</b><b class='flag-5'>操控</b>与荧光分析检测中的应用

    T型发生芯片

    简介:T型发生芯片是一款用于实现单分散发生的玻璃微流控芯片。客户可通过调节连续水油两相流速、水油界面表面张力等方法,在芯片通道内生成
    发表于 07-10 10:38

    ATA-2161高压放大器驱使无损运输的应用实验

    实验名称:场致润湿性梯度驱使在超润滑表面上实现无损运输实验内容:在平坦的超润滑表面上引入场致润湿性梯度。通过打印径向交指电极阵列,可以对电场进行图案化,从而产生润湿性梯度实现
    发表于 11-20 14:11

    基于温度梯度驱动的传输行为研究

    摘要:设计并制作了一种基于温度梯度驱动的传输芯片,以实现对微传输的精确控制.介绍了驱动原理和工艺流程,分析了仿真和实验结果.该芯片利
    发表于 09-18 22:15 36次下载

    流式分选仪延迟自动校准方法研究

    ,提出了通过监测工作压力实现自动校准延迟的方法。通过实验验证了射流速度随工作压力、延迟与工作压力和压电激励幅值的理论计算结果,同时还
    发表于 03-20 15:23 3次下载
    流式分选仪<b class='flag-5'>液</b><b class='flag-5'>滴</b>延迟自动校准方法研究

    恒定磁场下的磁变形情况模拟

    采用商业数值软件 Fluent模拟硏究磁在恒定磁场中的运动变形情况。模拟考查磁在空气中处于悬浮状态时,受到水平方向的恒磁场作用,进而发生运动变形行为。研究结果表眀:磁通密度越大
    发表于 04-15 11:45 3次下载
    恒定磁场下的磁<b class='flag-5'>液</b><b class='flag-5'>滴</b>变形情况模拟

    功率放大器基于微流控技术的微颗粒分选中的应用

    通过设计制作了一款集微颗粒聚焦、颗粒包裹、减速及分选功能的颗粒分选芯片,成功地将包含有荧光颗粒的
    的头像 发表于 11-08 14:31 1621次阅读
    功率放大器基于微流控技术的<b class='flag-5'>液</b><b class='flag-5'>滴</b>微颗粒分选中的应用

    微流控技术的发展与挑战

    所谓的微流控技术,指的是在封闭的微通道网络中生成和操控上百万个纳升至皮升级的一种尖端技术,可以显著加快生物、医学研究速度,降低样本消
    的头像 发表于 07-12 14:38 2203次阅读

    介绍一种光-热-力多物理场耦合的高时空精度相分离微操控方法

    在此基础上,研究团队进一步探索了可编程微的多种应用功能。实现了微在复杂信息编码中的应用,通过将音频信息转化为微
    的头像 发表于 09-16 09:19 1235次阅读

    用于宽泛温度范围内操控的极端润湿性表面

    数值模拟表明在超疏水表面上的蒸发过程呈恒接触角(CCA)蒸发模式,主要是因为蒸发时,在热量从基底底部向上部传输的过程中,
    的头像 发表于 11-04 09:36 1066次阅读

    电压放大器在微流控芯片的功能研究中的应用

    实验名称:电压放大器在微流控芯片的功能研究中的应用 研究方向:微流控生物芯片 测试目的: 微流控技术能够在微通道内实现
    的头像 发表于 02-14 17:25 770次阅读

    点成分享丨生成解决方案

    为了满足用户的生成需求,点成生物联合cellix推出了点成生物生成解决方案,该套装可以一站式轻松满足用户
    的头像 发表于 04-27 16:18 949次阅读
    点成分享丨<b class='flag-5'>液</b><b class='flag-5'>滴</b>生成解决方案

    三相微流控系统-界面上的自发转移机制解析

    目前跨界面的转移方法主要分为主动和被动两种。主动方法依赖于外部场(如磁场、声场、光场)来控制的运动,虽然可以实现精确控制,但对流体性
    的头像 发表于 03-31 16:32 1180次阅读
    三相微流控系统<b class='flag-5'>液</b><b class='flag-5'>滴</b>在<b class='flag-5'>液</b>-<b class='flag-5'>液</b>界面上的自发转移机制解析

    基于轨道电润湿的操控技术,有望用于新一代数字微流控平台

    电润湿(electrowetting)现象于1875年由法国物理学家Lippmann提出,作为现有最成熟的操控方法,已成功应用于数字微流控、传热强化、淡水收集等领域。
    的头像 发表于 04-19 18:24 1554次阅读
    基于轨道电润湿的<b class='flag-5'>液</b><b class='flag-5'>滴</b><b class='flag-5'>操控</b>技术,有望用于新一代数字微流控平台

    微流控芯片在生物学有何应用?微流控芯片微、检测技术介绍

    一、微流控芯片相关技术 1、微技术 微操控包括微
    的头像 发表于 08-14 14:28 371次阅读