在形曲面的金字塔结构纤维上超快速自行驱动的定向液体运输
Binbin Hu1,2, Zhongfeng Duan1,2, Bojie Xu1
1Key Laboratory of Bio-Inspired Smart Interfacial Science and Technology of Ministry of Education, School of Chemistry, Beijing Advanced Innovation Center for Biomedical Engineering, International Research Institute for Multidisciplinary Science, Beihang University, Beijing, 100191, People's Republic of China.
Journal of the American Chemical Society
|March 12, 2020
概括
具有形曲面的新型金字塔结构纤维可以实现超高速自行方向液体运输 (SDLT),超过自然样本的50倍. 这一突破为先进的微流体应用加速液体运动.
科学领域:
- 材料科学
- 流体动力学
- 纳米技术
背景情况:
- 在自然界中观察到用于环境利用的自行方向液体运输 (SDLT).
- 现有的人工SDLT材料具有较低的液体传输速度 (3-30μm/s),限制了实际使用.
研究的目的:
- 为显著增强SDLT开发新材料.
- 研究这些新结构上的超快流体传输背后的机制.
主要方法:
- 有形曲面的金字塔结构纤维的制造 (PCCF).
- 在干燥和潮湿的PCCF表面上测量液体运输速度.
- 拉普拉斯压差 (FL) 和毛细血管效应的分析.
主要成果:
- 在干燥PCCF上实现超快速SDLT,速度高达~28.79mm/s,比自然的Sarracenia三体 (~520μm/s) 快50倍以上.
- 在湿PCCF上观察到更快的传输 (~47.34 mm/s).
- 已证明可以用于水下超快速SDLT油.
结论:
- PCCF使用拉普拉斯压差和毛细血管升高加速SDLT.
- 独特的凸起形状的前进半径不同于传统的形纤维.
- 这项技术为微流体和液体操纵系统提供了新的可能性.


