Air adalah sumber semula jadi yang bergantung kepada manusia dan digunakan dalam pelbagai bidang. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, corak dan kawalan aliran jumlah surih air telah menarik perhatian meluas dalam bidang sains bahan, kimia dan bioperubatan.
"Memotong air dengan pisau"? 1 September, wartawan dimaklumkan bahawa Universiti Xi'an Jiaotong dan pasukan penyelidikan Universiti Politeknik Barat Laut bekerjasama untuk mengemukakan teknologi baru "air potong laser", dan merealisasikan idea ini, untuk "air! "Pemakaian air. memberikan idea baru.
Laser cutting "water cake" yang diperbuat daripada pelbagai corak.
Realisasi pemotongan dan pemprosesan air dengan laser
Cara "menjinakkan" air dan menggunakannya telah menjadi subjek kajian sejak zaman dahulu. Memotong air, di mata orang adalah satu perkara yang luar biasa, sebagai puisi terkenal penyair Dinasti Tang Li Bai: "Melukis pisau untuk memotong air lebih banyak air, menaikkan cawan untuk menghilangkan kesedihan lebih sedih." Seperti yang ditunjukkan dalam, air, sebagai cecair dengan gangguan, sukar untuk diplastiskan dan dipotong dengan kaedah tradisional.
Pada masa kini, cara utama mengawal morfologi dan aliran air surih adalah dengan pra-memproses saluran pepejal. Walau bagaimanapun, disebabkan sifat tidak teratur dan kecairan air, pemesinan air yang tepat masih mencabar. Bolehkah pemotongan laser, sebagai teknologi yang menggunakan kesan fototerma untuk memproses bahan pepejal, membolehkan pemotongan dan pemprosesan air?
Berdasarkan idea di atas, kumpulan Prof. Li Fei di Pusat Pengajian Sains Hayat dan Teknologi Universiti Xi'an Jiaotong dan kumpulan Prof Madya Li Xiaoguang di Pusat Pengajian Fizik Universiti Politeknik Barat Laut telah bekerjasama untuk memanfaatkan laser, iaitu dikenali sebagai "pisau terpantas", dan mengguna pakai teknologi pemprosesan laser dengan mengawal selia sifat kecairan dan tegangan permukaan air. Menggunakan teknologi pemprosesan laser, pasukan itu merealisasikan idea "air pemotongan laser" dengan melaraskan sifat kecairan dan tegangan permukaan air, menjadikan "memotong air dengan pisau" menjadi kenyataan.
Pasukan pertama menggunakan nanozarah silika hidrofobik untuk melapisi permukaan air, membina "kek air" dengan ketebalan submilimeter, dan kemudian memotong "kek air" dengan laser, berjaya merealisasikan idea "pemotongan air laser" dan " pemotongan air laser". Idea "air pemotongan laser" berjaya direalisasikan, dan pelbagai "corak" dicipta.
Jejaki sebab "kek air" boleh dipotong
Mengapa laser boleh memotong air secara ajaib? Penyelidik pasukan, "kek air" boleh dipotong oleh laser untuk dua sebab utama: Pertama, permukaan "kek air" nanozarah silika pada panjang gelombang 10.6 mikron laser inframerah mempunyai penyerapan yang kuat, selepas penyinaran laser, nanozarah silika. Selepas penyinaran laser, nanozarah silika menyerap tenaga laser yang ditukar kepada haba untuk pengewapan air; kedua, apabila air tempatan diwap, aliran air akan memacu permukaan nanopartikel silika untuk terus menutup permukaan air terdedah, sekali gus menghalang proses "penyembuhan" air.
Pengenalan Li Fei, pasukan itu juga meneroka isipadu air melalui eksperimen pada kawasan "kek air", ketebalan "kek air" pada kemungkinan pemotongan dan ketebalan "kek air", kelajuan pengimbasan laser pada ketepatan pemprosesan Parameter eksperimen yang dioptimumkan "pemotongan air laser" diperolehi. Selepas itu, pemotong laser telah digunakan untuk berjaya memproses cip mikrobendalir yang biasa digunakan, termasuk saluran silang dan saluran tersebar, mengesahkan keupayaan "pemotongan air laser" untuk memproses struktur mikrobendalir yang kompleks, dan menentukan bahawa cip mikrobendalir diproses oleh "pemotongan air laser" boleh mencapai 350 mikrometer sekurang-kurangnya. Telah ditentukan bahawa cip mikrofluidik terkecil yang diproses oleh "pemotongan air laser" boleh menjadi 350 mikrometer.
Cip mikrobendalir yang disediakan dengan "menghiris air laser" boleh digunakan dalam banyak bidang.
Manipulasi cecair adalah salah satu aplikasi utama cip dan titisan mikrobendalir. Pasukan itu menggunakan cip dan titisan mikrobendalir yang diproses oleh "penghirisan air laser" untuk manipulasi bendalir yang berkaitan, dan mengesahkan fungsi manipulasi bendalir bagi cip dan titisan mikrobendalir disokong sendiri yang disediakan.
Dalam perjalanan penyelidikan, berdasarkan keterbukaan cip mikrobendalir diproses "air potong laser", pasukan menggunakan cip mikrobendalir diproses "air potong laser" sebagai platform tindak balas kecil untuk merealisasikan sintesis kimia. Contohnya, pengkompleksan kuprum-ammonia dan sintesis asid amino dengan ninhidrin terhidrat. Berdasarkan penghantaran cahaya cip mikrobendalir yang diproses "air potong laser", pasukan membangunkannya sebagai mikroreaktor untuk platform pengesanan biokimia dan pengesanan kolorimetrik untuk pengesanan biomarker seperti ion logam, protein, urea dan asid nukleik. Akhirnya, cip mikrobendalir yang diproses digunakan sebagai acuan bercorak untuk manipulasi elektrokinetik logam cecair dan sintesis hidrogel bercorak, dan sebagai pencairan kecerunan dadah dan platform kultur sel.
Melalui penyelidikan, pasukan secara inovatif mencadangkan teknik untuk memproses air dengan pemotongan laser, yang menyelesaikan cabaran memproses air dengan tepat dengan mengikat aliran air. Cip mikrofluidik yang disediakan oleh air pemotongan laser menunjukkan potensi untuk aplikasi dalam pelbagai bidang, termasuk kimia, kesihatan, sains bahan dan bioperubatan.
