国家自然科学基金(11272322)
- 作品数：4 被引量：12H指数：3
- 相关作者：郑旭崔海航李战华武美玲张静更多>>
- 相关机构：中国科学院力学研究所西安建筑科技大学中国计量学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金陕西省教育厅科研计划项目更多>>
- 相关领域：理学一般工业技术环境科学与工程更多>>
- Janus球形微马达的自驱动机理研究：自扩散泳动与微气泡推进被引量：3
- 2017年
- 微纳马达的研究是一个多学科交叉的新兴领域.其中,Janus微马达利用自身两面异性导致的局部梯度场而产生自驱动现象,引起了学界的普遍关注.本文主要基于目前已开展的工作并借鉴国内外的一些最新成果,以期对Janus球形微马达的物理特征给出全面的描述.针对铂-二氧化硅(Pt-SiO_2)型Janus微球在过氧化氢溶液中发生的自驱动,通过实验和数值模拟分析了其两种自驱动形式(自扩散泳动和微气泡推进)的物理机制和运动特征.直径小于5mm的Janus微球发生自扩散泳动,通过无量纲均方位移随时间的变化揭示了微球平动经历由纯布朗运动、扩散泳动到类布朗运动的过程,给出了特征时间及不同阶段的主导物理因素.位移概率分布可以表征非高斯性,并分析布朗力矩主导的旋转特性并讨论壁面限制及剪切流的影响.直径20~50mm微球可观测到微气泡推进,微球位移揭示了随气泡尺寸增长,微球经过自扩散泳、气泡生长和气泡溃灭推进3个阶段组成的周期运动.Rayleigh-Plesset(R-P)方程则揭示了依次由黏性力、表面张力及气泡周围流体压力控制下的气泡生长标度率.本文还从应用角度介绍了交变电场下,利用介电泳操控Janus微球的微穿梭输运(microshuttle)技术,并讨论了自扩散泳与自电泳差别及微气泡推进型微马达效率提高等问题.
- 郑旭崔海航李战华
- Janus颗粒有效扩散系数的实验研究被引量：6
- 2014年
- 该文以微米级Pt-SiO2型Janus颗粒催化分解H2O2体系为研究对象,用MicroPTV技术观测Janus微颗粒在纯水及不同浓度(2.5%、5%和10%)H2O2溶液中的自驱动运动。实验结果表明:与经典布朗运动给出的定常扩散系数不同,Janus颗粒的有效扩散系数Deff与统计时间间隔有关:在短时间间隔内Deff线性增加,随后随时间间隔增长Deff趋于一稳定值,该值可达纯水中同粒径颗粒扩散系数的10–100倍。Deff由线性增加转变为稳定的特征时间τR随粒径增大而增大,与H2O2溶液浓度的关系不明显。进一步考察颗粒均方位移△L2、位矢转角γ的统计变化规律,清楚看出Janus颗粒的推进扩散到类布朗运动形式的转变。通过位矢转角γ的概率分布图可以定量确定τR。
- 武美玲郑旭崔海航李战华
- 关键词：有效扩散系数
- Janus微球自驱动及旋转运动实验研究
- 在微流控中,利用非对称双面Janus微球表面与溶液反应产生的非对称浓度场,可以驱动微球自发运动。这种自扩散泳动(self diffusio-phoresis),不需要消耗额外能量建立外界物理场却可以有效驱动微球运动,为生...
- 郑旭武美玲孔繁栋崔海航李战华
- 关键词：非高斯特性
- 文献传递
- NanoPIV中隐失波界面基准光强I_0的确定
- 采用了粒径为100-250nm的荧光粒子,在超纯水中测量了荧光粒子的亮度。通过归一化后的实测粒子亮度的统计分布与理论分布曲线的对比,确定了基准光强I_0。更进一步,在距壁面700nm范围内进行了分层速度测量,结果与理论值...
- 史飞郑旭李战华
- 关键词：光强分布
- 文献传递
- 全内反射测速技术(TIRV)中界面隐失波基准光强I_0的确定被引量：1
- 2014年
- 基于隐失波全内反射的测速技术TIRV(Total internal reflection velocimetry)是微纳流动中测量壁面附近几百纳米范围内速度的有效方法。隐失波的光强分布I(z)随离开壁面的高度z指数衰减。若荧光粒子位于光强分布中,其亮度也将符合此指数关系,通过测量粒子亮度可确定粒子的垂向位置z,而确定隐失波的基准光强I0是该技术的关键之一。基于粒子近壁Boltzmann浓度分布、粒子粒径不均匀性和隐失波光强公式,给出了粒子亮度概率密度分布的数值解。实验测量粒子统计亮度分布后,依据实验和理论分布相同原则可定量确定基准光强I0。采用100nm和250nm荧光粒子验证此方法并定量分析了粒径分散性对确定I0的影响。进一步采用100nm粒子进行近壁速度测量实验,结果验证了本方法的有效性。
- 史飞郑旭陈荣前李战华
- 关键词：亮度分布
- 自驱动微纳马达在水环境领域的研究进展被引量：3
- 2017年
- 可持续发展是当今世界面临的重大挑战,其中水环境问题尤为复杂和困难.微纳马达是具有截然不同物理或化学性质的微纳功能材料,在不同的外部激励条件下可以建立起极大的梯度场并形成自驱动,这一特性为特定的水环境问题提供了有效的解决方案,而水环境也被认为是这一新兴材料重要的应用场所之一.本文重点综述了近年来利用微纳马达的自驱动性质进行水环境监测和水体修复等方面研究的进展.此外,本文还给出了主动输运及膜过滤过程与微纳马达运动机理的关联,并对如何利用自驱动性质回收微纳马达进行了讨论,以减少微纳马达自身对环境的影响.最后对这一领域未来的研究进行了展望.
- 王雷磊崔海航张静郑旭
- 关键词：水体修复回收利用
