Voda je přírodní zdroj, na kterém lidstvo závisí a využívá se v mnoha oblastech. V posledních letech přilákalo vzorování a řízení průtoku stopových množství vody širokou pozornost v oblasti vědy o materiálech, chemie a biomedicíny.
"Řezání vody nožem"? 1. září byl reportér informován, že výzkumný tým Xi'an Jiaotong University a Northwestern Polytechnical University spolupracovali na předložení nové technologie „laserem řezané vody“ a realizaci této myšlenky pro „vodu! přináší nový nápad.
Laserem vyřezávaný "vodní dort" vyrobený z různých vzorů.
Realizace řezání a zpracování vody laserem
Jak „zkrotit“ vodu a využít ji, bylo předmětem studia již od starověku. Řezání vody v očích lidí je neuvěřitelná věc, jako slavná báseň básníka dynastie Tang Li Bai: "Nakreslete nůž, abyste odřízli vodu více vody, zvedněte šálek, abyste rozptýlili smutek smutnější." Jak se odráží v, vodu jako tekutinu s nepořádkem je obtížné plastifikovat a řezat tradičními metodami.
V současnosti je hlavním prostředkem kontroly morfologie a toku stopové vody předběžná úprava pevných kanálů. Vzhledem k neuspořádanému charakteru a tekutosti vody je však přesné obrábění vody stále náročné. Může řezání laserem jako technologie využívající fototermický efekt ke zpracování pevných materiálů umožnit řezání a zpracování vody?
Na základě výše uvedené myšlenky spolupracovala skupina profesora Li Fei na School of Life Sciences and Technology univerzity Xi'an Jiaotong a skupina profesora Li Xiaoguang na School of Physics na Northwestern Polytechnical University na využití laseru, který je známý jako „nejrychlejší nůž“ a přijímá technologii laserového zpracování regulací tekutosti a vlastností povrchového napětí vody. Pomocí technologie laserového zpracování tým realizoval myšlenku „vody pro řezání laserem“ úpravou vlastností tekutosti a povrchového napětí vody, čímž se „řezání vody nožem“ proměnilo ve skutečnost.
Tým nejprve použil hydrofobní nanočástice oxidu křemičitého k potažení povrchu vody, zkonstruoval „vodní koláč“ o tloušťce submilimetrů a poté „vodní koláč“ rozřezal laserem, čímž úspěšně realizoval myšlenku „řezání vodou laserem“ a „ řezání vodou laserem“. Myšlenka "laserového řezání vody" byla úspěšně realizována a byly vytvořeny různé "vzory".
Sledujte důvod, proč lze krájet „vodní koláč“.
Proč může laser magicky řezat vodu? Tým výzkumníků, "vodní koláč" může být řezán laserem ze dvou hlavních důvodů: Za prvé, povrch "vodního koláče" nanočástic oxidu křemičitého na vlnové délce 10,6 mikronů infračerveného laseru má silnou absorpci, po ozáření laserem nanočástice oxidu křemičitého Po ozáření laserem absorbují nanočástice oxidu křemičitého energii laseru přeměněnou na teplo pro odpařování vody; za druhé, když se místní voda vypařuje, proud vody pohání povrch nanočástic oxidu křemičitého, aby dále pokryl exponovaný vodní povrch, čímž se zabrání procesu „hojení“ vody.
Li Fei úvod, tým také prozkoumal objem vody prostřednictvím experimentů v oblasti „vodního koláče“, tloušťky „vodního koláče“ na proveditelnosti řezání a tloušťky „vodního koláče“, rychlosti laserového skenování na přesnosti zpracování Optimalizované experimentální parametry „řezání laserovou vodou“. Následně byla laserová řezačka použita k úspěšnému zpracování běžně používaných mikrofluidních čipů, včetně křížových kanálů a rozptýlených kanálů, což potvrdilo schopnost "řezání laserovou vodou" zpracovávat složité mikrofluidní struktury a určilo, že mikrofluidní čipy zpracovávané "laserovým řezáním vodou" může dosáhnout minimálně 350 mikrometrů. Bylo zjištěno, že nejmenší mikrofluidní čip zpracovaný "laserovým řezáním vodou" může mít 350 mikrometrů.
Mikrofluidní čipy připravené „laserovým řezáním vody“ lze použít v mnoha oblastech.
Manipulace s tekutinou je jednou z hlavních aplikací mikrofluidních čipů a kapiček. Tým použil mikrofluidní čipy a kapičky zpracované "laserovým řezáním vody" pro relevantní manipulaci s tekutinou a potvrdil funkci manipulace s tekutinou u připravených samonosných mikrofluidních čipů a kapiček.
V průběhu výzkumu, na základě otevřenosti mikrofluidního čipu zpracovaného „laser-cut water“, tým použil mikrofluidní čip zpracovaný „laser-cut water“ jako miniaturizovanou reakční platformu pro realizaci chemické syntézy. Například komplexace měď-amoniak a syntéza aminokyselin s hydratovaným ninhydrinem. Na základě propustnosti světla mikrofluidních čipů zpracovaných „laserem řezanou vodou“ je tým vyvinul jako mikroreaktory pro biochemické snímání a kolorimetrické detekční platformy pro detekci biomarkerů, jako jsou kovové ionty, proteiny, močovina a nukleové kyseliny. Nakonec byly zpracované mikrofluidní čipy použity jako vzorované formy pro elektrokinetickou manipulaci s tekutými kovy a syntézu vzorovaných hydrogelů a jako platformy pro ředění lékového gradientu a buněčné kultury.
Prostřednictvím výzkumu tým inovativně navrhl techniku zpracování vody laserovým řezáním, která řeší problém přesného zpracování vody vázáním proudu vody. Mikrofluidní čipy připravené laserovým řezáním vodou ukazují potenciál pro aplikace v široké škále oborů, včetně chemie, zdravotnictví, materiálové vědy a biomedicíny.
