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题名仿生沟槽锥形结构多种环境下油滴的自运输研究
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作者
雷超翔
宋岳干
吴威明
李耀霞
陈祖巧
李国强
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机构
西南科技大学制造科学与工程学院
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出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第8期363-370,共8页
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基金
西南科技大学大学生创新训练项目(S202110619091)。
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文摘
目的虽然传统锥形结构可以实现水下油滴的定向运动,但在复杂环境中连续自适应的油滴自运输仍然是一个挑战。为此研发一种新型沟槽锥形结构表面,以实现多种环境下高效的油滴自运输。方法受到水稻叶各向异性沟槽结构和仙人掌刺不对称锥形结构的启发,采用飞秒激光直写扫描系统在聚四氟乙烯上下表面加工沟槽锥形结构。借助接触角测试平台表征结构表面的润湿性,并通过扫描电子显微镜对表面微沟槽形貌进行分析。使用高速相机记录结构在水环境、水-空气界面和空气中的油滴运输过程,并以此为基础分析研究结构在多种环境下的油滴自运输能力。结果沟槽锥形结构实现了在水下、空气中及水-空气界面多种环境下油滴的连续自运输,并且展示出优于传统锥形结构的高效水下油滴自运输能力,收集速率达到112.17 mm/s。结论利用沟槽锥形结构良好的结构扩展性、无须消耗能源或外力驱动的操作模式和优异的油滴自运输能力,制备了水下自驱动集油装置,展示了该结构的潜在应用。
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关键词
沟槽锥形结构
拉普拉斯压力
毛细力
多种环境
油滴自运输
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Keywords
groove tapered structure
laplace pressure
capillary force
multiple environments
oil drop self-transport
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分类号
TB34
[一般工业技术—材料科学与工程]
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题名微液滴定向驱动收集结构的研究
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作者
雷超翔王鹏翼赵安鑫
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机构
西南科技大学制造科学与工程学院
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出处
《中文科技期刊数据库（全文版）工程技术》
2023年第5期57-60,共4页
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基金
西南科技大学大学生创新训练计划,本文系:西南科技大学大学生创新训练项目,项目名称:三重仿生微液滴高效定向输运和低蒸发率收集器件的研究,项目编号:(S202210619130)。
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文摘
微液滴是空气中的水蒸气遇冷凝结成的微小水滴,因体积微小不易捕获且捕获后易蒸发使得收集困难。传统大气微液滴收集技术主要包括冷凝技术、吸附技术等。但需要电力配置冷源、效率较低、吸湿剂需要定期更换或过滤等高能耗缺陷,使得其难以大规模应用。激光系统产生的飞秒激光脉冲通过透镜聚焦在材料表面,依靠超快激光脉冲与材料的相互作用在材料表面诱导出所需的微结构。可以不依赖于特殊的基底烧蚀大多数材料,可灵活制备各种图案结构,实现复杂和精细的表面润湿性控制等。自然界中,仙人掌刺的三维锥形结构能产生拉普拉斯压力,驱动液滴运输,受此类锥形结构启发,利用飞秒激光加工系统以及轻质铝合金的材料特性,将三维结构特性转换为二维平面楔形槽结构,结合结构的润湿性梯度设计,加工出特定的精密功能结构,实现微液滴的定向运输,通过实验验证结构效果。本研究提出基于飞秒激光加工技术的微液滴收集结构的优化设计,为微液滴定向驱动提供了新的思路。
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关键词
微液滴
飞秒激光
拉普拉斯压力
定向运输
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分类号
TB34
[一般工业技术—材料科学与工程]
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