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西南科大微纳仿生制造团队ACS AMI:基于非对称楔形通道的不混溶有机液滴分离
作者:李国强  发布时间:2023-10-20    阅读次数:887

近日,西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室微纳仿生制造团队李国强教授与南开大学曹墨源教授合作,提出了一种快速分离多相低表面张力差不混溶有机液滴的有效方法,不仅实现了混合油滴的逆重力分离与运输,而且实现了大范围表面张力差混合油滴的可控分离。相关工作以“Spontaneous Separation of Immiscible Organic Droplets on Asymmetric Wedge Channels with Hierarchical Microchannels”为题,发表于国际著名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》(IF9.50)。西南科技大学机械工程专业2020级硕士生唐成宁为论文第一作者,通讯作者为李国强教授和曹墨源教授。

不混溶有机液滴的自分离对环境保护和资源再生具有重要的研究意义。然而,低表面张力差的多相不混溶混合油滴的自发连续高效分离仍然是一个亟待解决的难题与挑战。受猪笼草毛状体的快速液滴传输能力和滨鸟喙的不对称楔形通道结构的启发,团队通过飞秒激光直写微纳加工技术制备了一种具有分级微通道和楔形通道的锥形刺结构装置(SHMW)。分级微通道结构引起的表面毛细力与楔形通道引起的非对称拉普拉斯力的协同作用增强了混合油滴分离能力,可在实现低至2 μL的混合有机液滴的快速分离,对混合有机物的分离效率可达99.63%,对表面张力差低至0.87 mN m-1的混合有机液滴可实现反重力分离。该研究结合前沿的仿生学理念,解决了低表面张力差的多相不混溶混合油滴的自发连续高效分离问题,对混合液体分离、微流体、智能分离等领域的快速发展具有重要战略意义。


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