A víz olyan természeti erőforrás, amelytől az emberiség függ, és számos területen használják. Az elmúlt években a nyomokban lévő víz mintázata és áramlásszabályozása széleskörű figyelmet keltett az anyagtudomány, a kémia és a biomedicina területén.
"Késsel vizet vágni"? Szeptember 1-én a riporter arról tájékoztatták, hogy a Xi'an Jiaotong Egyetem és az Északnyugati Műszaki Egyetem kutatócsoportja együttműködött a "lézerrel vágott víz" új technológiájának előterjesztésében, és ennek az ötletnek a megvalósításában, a "víz! "A víz alkalmazása új ötletet ad.
Változatos mintákból készült lézeres vágás "víztorta".
Víz lézeres vágásának és feldolgozásának megvalósítása
A víz „szelídítése” és felhasználása ősidők óta kutatás tárgya. A víz vágása az emberek szemében hihetetlen dolog, hiszen a Tang-dinasztia költője, Li Bai híres verse: "Kés rajzolása, hogy levágja a vizet több vízből, emelje fel a csészét, hogy eloszlassa a szomorúságot szomorúbb." Amint az itt látható, a víz, mint rendellenes folyadék, hagyományos módszerekkel nehezen lágyítható és vágható.
Napjainkban a nyomvíz morfológiájának és áramlásának szabályozásának fő eszköze a szilárd csatornák előfeldolgozása. A víz rendezetlen természete és folyékonysága miatt azonban a víz pontos megmunkálása továbbra is kihívást jelent. A lézervágás, mint a fototermikus hatást szilárd anyagok feldolgozására hasznosító technológia, lehetővé teszi-e a víz vágását és feldolgozását?
A fenti ötlet alapján Prof. Li Fei csoportja a Xi'an Jiaotong Egyetem Élettudományi és Technológiai Iskolájában és Li Xiaoguang docens csoportja a Northwestern Polytechnical University Fizikai Iskolájában együttműködött a lézer hasznosításában, amely a "leggyorsabb kés" néven ismert, és lézeres feldolgozási technológiát alkalmaz a víz folyékonyságának és felületi feszültségének szabályozásával. A lézeres feldolgozási technológia segítségével a csapat megvalósította a "lézeres vízvágás" ötletét a víz folyékonyságának és felületi feszültségének beállításával, és a "késsel történő vízvágást" valóra váltotta.
A csapat először hidrofób szilícium-dioxid nanorészecskéket használt a víz felszínének bevonására, szubmilliméter vastagságú "vízpogácsát" szerkesztve, majd a "vízpogácsát" lézerrel levágta, sikeresen megvalósítva a "lézeres vízvágás" és " lézeres vízvágás". A "lézeres vágóvíz" ötlete sikeresen megvalósult, és sokféle "mintát" hoztak létre.
Kövesse nyomon az okot, hogy miért lehet a "víztortát" felvágni
Miért képes a lézer varázslatosan levágni a vizet? A kutatócsoport kutatói szerint a "vízpogácsa" két fő okból vágható a lézerrel: Először is, a szilícium-dioxid nanorészecskék "víztorta" felülete a 10,6 mikronos infravörös lézer hullámhosszán erős abszorpcióval rendelkezik, lézeres besugárzás után szilícium-dioxid nanorészecskék A lézeres besugárzást követően a szilícium-dioxid nanorészecskék elnyelik a lézerenergiát, amelyet hővé alakítanak át a víz elpárologtatásához; Másodszor, amikor a helyi víz elpárolog, a víz áramlása a szilícium-dioxid nanorészecskék felületét fogja megmozgatni, hogy tovább fedje a szabaddá tett vízfelületet, megakadályozva ezzel a víz "gyógyulási" folyamatát.
Li Fei bevezetése során a csapat a vízmennyiséget is feltárta a „vízpogácsa” területére vonatkozó kísérletekkel, a „vízpogácsa” vastagságával a vágás megvalósíthatóságával és a „vízpogácsa” vastagságával, a lézeres szkennelési sebességgel a feldolgozási pontossággal. Az optimalizált kísérleti paraméterek „lézeres vízvágást” kaptak. Ezt követően a lézervágót alkalmazták az általánosan használt mikrofluidikus chipek sikeres feldolgozására, beleértve a keresztcsatornákat és a diszpergált csatornákat, megerősítve a „lézeres vízvágás” képességét összetett mikrofluidikus struktúrák feldolgozására, és megállapítva, hogy a mikrofluidikus chipek „lézeres vízvágással” dolgoznak fel. minimum elérheti a 350 mikrométert. Megállapították, hogy a "lézeres vízvágással" feldolgozott legkisebb mikrofluidikus chip 350 mikrométeres lehet.
A „lézeres vízszeleteléssel” előállított mikrofluidikus chipek számos területen alkalmazhatók.
A folyadékkezelés a mikrofluidikus chipek és cseppek egyik fő alkalmazása. A csapat a „lézeres vízszelettel” feldolgozott mikrofluidikus chipeket és cseppeket alkalmazta a megfelelő folyadékkezeléshez, és megerősítette az elkészített önhordó mikrofluidikus chipek és cseppek folyadékkezelési funkcióját.
A kutatás során a "lézerrel vágott vízzel" feldolgozott mikrofluidikus chip nyitottsága alapján a csapat a "lézerrel vágott vízzel" feldolgozott mikrofluidikus chipet miniatürizált reakcióplatformként alkalmazta a kémiai szintézis megvalósításához. Például réz-ammónia komplexképzés és aminosavak szintézise hidratált ninhidrinnel. A "lézerrel vágott vízzel" feldolgozott mikrofluidikus chipek fényáteresztő képessége alapján a csapat biokémiai érzékelő mikroreaktorokként és kolorimetriás detektáló platformként fejlesztette ki azokat biomarkerek, például fémionok, fehérjék, karbamid és nukleinsavak kimutatására. Végül a feldolgozott mikrofluidikus chipeket mintás formákként használták folyékony fémek elektrokinetikus manipulálásához és mintázott hidrogélek szintéziséhez, valamint gyógyszergradiens hígítási és sejttenyésztő platformként.
A kutatás során a csapat innovatív módon javasolta a víz lézervágással történő feldolgozásának technikáját, amely megoldja a víz precíz feldolgozásának kihívását a vízáramlás megkötésével. A víz lézeres vágásával készített mikrofluidikus chipek számos területen alkalmazhatók, beleértve a kémiát, az egészségügyet, az anyagtudományt és a biomedicinát.
