91九色蝌蚪_丁香六月狠狠综合天香_亚洲永久精品国产大片_国产b站免费版视频_老色鬼在线播放精品视频_天天看片97涩_小黄人福利导航_久久99精品国产麻豆婷婷_国产91精品精华液一区二区三区_91九色麻豆_综合亚洲欧美精品日韩?v_天天日天天日天天日天天日天天日天天日 _蜜月国产免费福利片_久久99国产精品片久久99蜜桃_国产精品无码专区在线观看_免费在线1区2区3区

  氣泡作為典型的氣液混合體系是一種重要的界面流體動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。在日常生活和工程領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，包括電化學(xué)反應(yīng)、微流控、熱交換器、礦物浮選和傳質(zhì)等領(lǐng)域。例如，微流控系統(tǒng)中的氣泡會(huì)阻塞微通道，從而阻礙微器件的基本功能；電極上附著氣泡會(huì)降低電化學(xué)反應(yīng)速度。以往對(duì)氣泡的研究主要集中在定向輸運(yùn)、超疏氣表面、爆破機(jī)理、傳質(zhì)、和粘附/反粘附等方面。了解氣泡在大孔材料表面的演化，包括產(chǎn)生、生長(zhǎng)、聚結(jié)、破裂和漂浮，是氣泡相關(guān)應(yīng)用的關(guān)鍵。然而，由于氣泡的透明性和低對(duì)比度，人們對(duì)氣泡在固液界面上的演化仍然缺乏認(rèn)知。此外，現(xiàn)有的研究還不足以揭示氣泡演化過程中的氣液交換，這限制了大孔和介孔材料的發(fā)展。

  鑒于此，大連理工大學(xué)張淑芬教授和伊利諾伊大學(xué)香檳分�；瘜W(xué)與生物分子工程系的楊宏（Hong Yang）教授合作，以潤(rùn)濕性控制的形狀記憶3D反蛋白石和2D碗狀光子晶體作為大孔載體，引入活性二氧化錳，通過跟蹤過氧化氫的催化析氧，在一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)中便可直觀地分析氣泡的產(chǎn)生、生長(zhǎng)、聚結(jié)、破裂和漂浮過程。

圖 1. a)大孔材料表面氣泡演化示意圖; b) 壓力誘導(dǎo)圖案化后氣泡演化示意圖。

  氣泡的演化伴隨著氣液交換，導(dǎo)致薄膜體系有效折射率的變化，從而引起結(jié)構(gòu)顏色的紅移或藍(lán)移。因此，氣泡演化和相應(yīng)的氣液交換可以通過結(jié)構(gòu)色進(jìn)一步被揭示。當(dāng)薄膜浸入30% 過氧化氫溶液中時(shí)，由于有效折射率的增加，局部潤(rùn)濕引起結(jié)構(gòu)色紅移。與此同時(shí)，過氧化氫穿過光子晶體與下表面的活性二氧化錳接觸，觸發(fā)催化析氧，氧氣穿過大孔在上表面成核并聚集，形成附著氣泡。隨著氧氣泡的富集，氣泡不斷生長(zhǎng)。由拉普拉斯壓力觸發(fā)的氣液交換使相應(yīng)的反蛋白石的有效折射率降低，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)顏色的藍(lán)移。氣泡破裂或漂浮后，液體再滲透到相應(yīng)的大孔中，由于有效折射率的增加而再次導(dǎo)致結(jié)構(gòu)色紅移。

圖 2.大孔材料表面氣泡演化過程的光學(xué)顯微照片和數(shù)碼照片

圖 3.壓力編碼前后大孔材料表面氣泡演化過程中相應(yīng)的光譜、粘附力以及析氧量

  氣泡演化過程中，受表面潤(rùn)濕性的調(diào)控，結(jié)構(gòu)色紅移或藍(lán)移程度直觀的反映了大孔材料內(nèi)的氣液交換強(qiáng)度。通過壓力誘導(dǎo)大孔變形可以有效的調(diào)節(jié)3D反蛋白石和2D碗狀光子晶體的表面浸潤(rùn)性，從而調(diào)控氣液交換強(qiáng)度以及氣泡粘附力。

圖 4.壓力編碼前后3D反蛋白石和2D碗狀光子晶體表面微結(jié)構(gòu)的變化

圖 5.壓力編碼3D反蛋白石相關(guān)的反射光譜以及2D碗狀光子晶體氣泡浸潤(rùn)性的變化

  對(duì)于不同潤(rùn)濕性液體，為了觀察氣泡的演化過程，復(fù)合膜應(yīng)該具備可調(diào)節(jié)的顏色對(duì)比度。壓力引起的大孔變形調(diào)節(jié)了表面潤(rùn)濕性，從而在過氧化氫溶液中增強(qiáng)了氣泡覆蓋區(qū)域與背景的顏色對(duì)比度。因此，它可以用于不同濃度過氧化氫溶液中氣泡的演化分析，進(jìn)一步可推廣為不同表面張力的溶液體系。此外，壓力誘導(dǎo)的大孔變形可以通過乙醇潤(rùn)濕得到恢復(fù)。

圖 6.壓力編碼后3D反蛋白石表面的氣泡演化過程

  對(duì)于2D碗狀光子晶體，表面納米結(jié)構(gòu)的變形賦予了氣泡的可操作性，并調(diào)節(jié)了氧氣的析出速率。碗的可逆變形，可實(shí)現(xiàn)氣泡附著與反附著的切換。它有效地提高了我們對(duì)氣泡演化過程的理解，并在信息編碼、催化、膜科學(xué)、結(jié)構(gòu)電極和流體傳質(zhì)方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

圖 7.壓力編碼后2D碗狀光子晶體表面的氣泡操縱過程

  相關(guān)成果近日發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上，DOI：10.1016/j.cej.2021.130859。論文的通訊作者為大連理工大學(xué)張淑芬教授，第一作者為化工學(xué)院博士生齊勇。

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472102444X