微纳流固界面润湿性调控机理及应用
编号:20
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更新:2025-03-14 15:08:02 浏览:52次
特邀报告
摘要
微纳流固界面的润湿问题广泛存在于自然界、生命体和极端环境高端装备之中,其流固界面润湿特性直接或间接决定了部分动植物的生存环境、运动特征、捕获能力,决定着流体器件与装备的驱动、运动、传动、控制和特殊功能化等关键性能参数。因此,改变微纳流固界面的润湿性即材料和结构特征,可以直接影响流固界面的相互作用特性、亲疏水性、界面滑移与摩擦特性、流体边界层流动特性等,从而在微流控芯片、水下装备超滑减阻、海水淡化、油水分离、微纳流体器件(如微驱动器、微反应器、微纳传感器等)、医疗器械和生命检测等领域具有非常重要的应用。受仙人掌针状棘和水稻叶各向异性轨道启发,构筑具有梯度结构的超疏水锥形微柱,利用疏水亲油特性实现水下油滴的吸附和输运,界面油的油水分离效率高达99.9%,利用磁场响应实现锥形微柱在封闭管道指定区域的油污处理,充当滤料可以快速过滤油包水和水包油乳液,利用疏水亲气特性捕获水下气泡,并搭建气泡捕获、运输、收集一体化装置,收集效率~90%;利用超双疏可重入结构捕获的稳态超厚气层诱导吸附水下微油滴,超厚气层大大减小油滴驱动阻力,运动速度最高125 mm/s。仿生结构对不同介质中气泡/液滴定向输运的影响规律的揭示将为流体多相分离、气泡捕获、微流控芯片的图案化设计提供理论基础。
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