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智能水凝胶涂层实现毛细管作用“粘滑”控制

时间:2015-07-31     泉源:新质料在线
研究职员发明,,, ,,将高分子水凝胶质料涂在玻璃微管内部,,, ,,可显着改变毛细管吸附水进入微结构的方法。。这一发明可能为控制微流系统提供一种新的要领,,, ,,包括盛行的芯片实验室(lab-on-a-chip)装置。。

    毛细作用将水和其他液体吸进狭窄的空间,,, ,,如管、吸管、灯炷以及纸巾,,, ,,其流速可通过简朴的动力学剖析举行展望。。但佐治亚理工学院的研究职员一次无意的视察发明在水凝胶膜线性管吸附水基液体的情形下,,, ,,这种展望需要重新盘算。。

    “水基液体并不凭证古板设想的方法移动,,, ,,而是滑到管的另一个位置,,, ,,卡住,,, ,,然后继续滑动——这个历程一直重复。。”佐治亚理工学院George W. Woodruff机械工程学院的Andrei Fedorov教授云云诠释,,, ,,“液体并不是以随时间推移一直减小的渗透速率填充满这个管,,, ,,而是以一个险些恒定的速率进入水凝胶涂层毛细管。。这与我们设想的效果相去甚远。。”

    该效果由佐治亚理工学院仿生中心所发明,,, ,,受到美国空军科学研究办公室(Air Force Office of Scientific Research,,, ,,AFOSR)的资助,,, ,,相关效果揭晓于《软物质》(Soft Matter)期刊上。。

    一旦玻璃微管的启齿袒露于水滴之下,,, ,,液体就会最先流入管中,,, ,,受到液体外貌张力和液体与管壁之间附着力配相助用的拉力。。形成一种弯液面,,, ,,即水柱边沿的水泛起弯曲外貌。。通过毛细管作用,,, ,,通俗的硅化硼玻璃管以逐渐降低的速率被填充满,,, ,,速率随时间的平方根逐渐降低。。

    然而,,, ,,当管内部涂有一层很薄的聚N异丙基丙烯酰胺(“智能”高分子,,, ,,PNIPAM)时,,, ,,所有的一切都爆发了改变。。水进入内部涂有干燥水凝胶薄膜的管时,,, ,,首先必需润湿薄膜,,, ,,并使其膨胀,,, ,,才可以继续深入到管中。。润湿和膨胀不是同时爆发。。

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