Su, insanoğlunun bağımlı olduğu ve birçok alanda kullanıldığı doğal bir kaynaktır. Son yıllarda eser miktardaki suyun şekillendirilmesi ve akış kontrolü malzeme bilimi, kimya ve biyotıp alanlarında yaygın ilgi görmüştür.
"Suyu bıçakla kesmek" mi? 1 Eylül'de muhabire, Xi'an Jiaotong Üniversitesi ve Kuzeybatı Politeknik Üniversitesi araştırma ekibinin "lazerle kesilmiş su" yeni teknolojisini ortaya koymak ve bu fikrin "su!" için hayata geçirilmesi için işbirliği yaptığı bilgisi verildi. yeni bir fikir sunuyor.
Çeşitli desenlerden oluşan lazer kesim "su keki".
Suyun lazerle kesilmesi ve işlenmesinin gerçekleştirilmesi
Suyun nasıl "evcilleştirileceği" ve kullanıma sunulacağı eski çağlardan beri bir araştırma konusu olmuştur. Tang Hanedanlığı şairi Li Bai'nin ünlü şiirinde olduğu gibi, insanların gözünde suyu kesmek inanılmaz bir şeydir: "Suyu daha fazla su kesmek için bir bıçak çekmek, üzüntüyü daha da dağıtmak için bir bardak kaldırmak." Yansıtıldığı gibi düzensiz bir akışkan olan suyun geleneksel yöntemlerle plastikleştirilmesi ve kesilmesi zordur.
Günümüzde iz suyun morfolojisini ve akışını kontrol etmenin ana yolu katı kanalların ön işleme tabi tutulmasıdır. Ancak suyun düzensiz doğası ve akışkanlığı nedeniyle suyun hassas şekilde işlenmesi hâlâ zordur. Katı malzemeleri işlemek için fototermal etkiyi kullanan bir teknoloji olan lazer kesim, suyun kesilmesini ve işlenmesini sağlayabilir mi?
Yukarıdaki fikre dayanarak, Xi'an Jiaotong Üniversitesi Yaşam Bilimleri ve Teknoloji Okulu'ndan Prof. Li Fei'nin grubu ve Kuzeybatı Politeknik Üniversitesi Fizik Okulu'ndan Doç. Li Xiaoguang'ın grubu, lazeri kullanmak için işbirliği yaptı. "en hızlı bıçak" olarak bilinen bu bıçak, suyun akışkanlık ve yüzey gerilimi özelliklerini düzenleyerek lazer işleme teknolojisini benimsiyor. Lazer işleme teknolojisini kullanan ekip, suyun akışkanlık ve yüzey gerilimi özelliklerini ayarlayarak "suyu lazerle kesme" fikrini hayata geçirdi ve "suyu bıçakla kesme" fikrini gerçeğe dönüştürdü.
Ekip ilk olarak suyun yüzeyini kaplamak için hidrofobik silika nanopartiküllerini kullanarak milimetre altı kalınlıkta bir "su keki" oluşturdu ve ardından "su kekini" lazerle keserek "lazerle su kesme" fikrini başarıyla hayata geçirdi ve " Lazerle su kesme". "Lazerle su kesme" fikri başarıyla hayata geçirildi ve çeşitli "desen"ler yaratıldı.
"Su kekinin" neden kesilebileceğinin izini sürün
Lazer neden suyu sihirli bir şekilde kesebiliyor? Ekip araştırmacıları, "su keki"nin lazer tarafından iki ana nedenden dolayı kesilebildiğini söylüyor: Birincisi, 10.6 mikron kızılötesi lazer dalga boyundaki silika nanopartiküllerinin "su keki" yüzeyi güçlü bir absorpsiyona sahip, lazer ışınlamasından sonra silika nanopartikülleri Lazer ışınlamasından sonra silika nanopartikülleri, suyun buharlaşması için ısıya dönüştürülen lazer enerjisini emer; ikincisi, yerel su buharlaştığında, su akışı silika nanopartiküllerinin yüzeyini açıkta kalan su yüzeyini daha da kaplayacak şekilde yönlendirecek ve böylece suyun "iyileşme" sürecini önleyecektir.
Li Fei'nin tanıtımıyla ekip ayrıca "su keki" alanı, "su keki" kalınlığı, kesmenin fizibilitesi ve "su keki" kalınlığı, lazer tarama hızı ve işleme doğruluğu üzerindeki deneyler yoluyla su hacmini de araştırdı. "lazerle su kesme" elde edildi. Daha sonra, çapraz kanallar ve dağınık kanallar dahil olmak üzere yaygın olarak kullanılan mikroakışkan çipleri başarılı bir şekilde işlemek için lazer kesici uygulandı, "lazerle su kesmenin" karmaşık mikroakışkan yapıları işleme yeteneği doğrulandı ve mikroakışkan çiplerin "lazerle su kesme" ile işlendiği belirlendi. minimum 350 mikrometreye ulaşabilir. "Lazerle su kesimi" ile işlenen en küçük mikroakışkan çipin 350 mikrometre olabileceği belirlendi.
"Lazerle su dilimleme" yöntemiyle hazırlanan mikroakışkan çipler birçok alanda uygulanabiliyor.
Sıvı manipülasyonu, mikroakışkan çiplerin ve damlacıkların ana uygulamalarından biridir. Ekip, ilgili sıvı manipülasyonu için "lazerli su dilimleme" ile işlenen mikroakışkan çipleri ve damlacıkları uyguladı ve hazırlanan kendinden destekli mikroakışkan çiplerin ve damlacıkların sıvı manipülasyon fonksiyonunu doğruladı.
Araştırma sırasında, "lazerle kesilmiş su" ile işlenmiş mikroakışkan çipin açıklığına dayanan ekip, kimyasal sentezi gerçekleştirmek için "lazerle kesilmiş su" ile işlenmiş mikroakışkan çipi minyatürleştirilmiş bir reaksiyon platformu olarak uyguladı. Örneğin, bakır-amonyak kompleksleşmesi ve amino asitlerin hidratlı ninhidrin ile sentezi. Ekip, "lazerle kesilmiş su" ile işlenmiş mikroakışkan çiplerin ışık geçirgenliğine dayanarak bunları metal iyonları, proteinler, üre ve nükleik asitler gibi biyobelirteçlerin tespiti için biyokimyasal algılama ve kolorimetrik tespit platformları için mikroreaktörler olarak geliştirdi. Son olarak, işlenmiş mikroakışkan çipler, sıvı metallerin elektrokinetik manipülasyonu ve desenli hidrojellerin sentezi için desenli kalıplar olarak ve ilaç gradyan seyreltme ve hücre kültürü platformları olarak kullanıldı.
Araştırma aracılığıyla ekip, suyun akışını bağlayarak suyun hassas bir şekilde işlenmesi zorluğunu çözen, lazer kesim yoluyla suyun işlenmesi için yenilikçi bir teknik önerdi. Suyun lazerle kesilmesiyle hazırlanan mikroakışkan çipler, kimya, sağlık, malzeme bilimi ve biyotıp dahil olmak üzere çok çeşitli alanlardaki uygulamalar için potansiyel göstermektedir.
