用于水下气泡操纵的飞秒激光可控微纳结构制备

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51875160
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Functional microstructures with superaerophobicity/superaerophilicity and their fabrication method is a research hotpot at present, but current fabrication methods are complexity, poor controllability of structures, and corresponding theory is still not systematic enough. In addition, it is still a challenge to realize micro/nanostructures manufacturing on the nonplanar plane (such as complex curved surface) and the reversible control of bubble wettability. The manipulation of bubbles for directional transportation and collection is still a problem. In terms of these problems, we propose to use femtosecond laser to scan controllable micro/nanostructures on different kinds of materials in order to realize the bubble manipulation in water. Therefore, the main contents of this project contain: 1) The mechanism of interaction between femtosecond laser and different kind of materials and the regulation method of controllable micro/nanostructures with special wettability; 2) The key technology of controllable micro/nanostructures fabrication and optimization design; 3) The superaerophobic/superaerophilic structures and the reversible bubble wettability on the titanium surfaces in water medium; 4) To use femtosecond laser to realize the optimization of anisotropic micro/nanostructures and the fabrication of micro/nanostructures on the complex nonplanar plane for specific applications, and explore potential applications of bubble directional transportation and collection.
水下超疏/超亲气泡功能结构表面及其微纳制备方法是一个研究热点,但是目前的制备方法复杂、结构可控性差,以及相应的理论仍不够系统。另外,如何实现微纳结构表面的非平面(如复杂曲面)的加工和气泡润湿性的可逆调控、如何操纵气泡进行定向传输与回收仍是个难题。针对这些问题,我们提出利用飞秒激光加工在各种材料一步扫描制备可控的微纳结构,实现水下气泡操纵研究。因此,本项目主要研究内容有:(1)研究飞秒激光与不同材料相互作用形成特殊润湿性可控微纳米结构的机理和调控方法;(2)研究飞秒激光在材料表面制备可控微纳结构和关键工艺,实现最优化结构的设计和制备;(3)研究钛金属表面亲、疏气泡特性的微纳结构和气泡亲疏润湿性可逆转化特性;(4)研究飞秒激光制备最优化的各向异性微纳结构,以及针对特定应用的复杂非平面基底上的微纳结构制备,并探索对气泡定向移动控制和收集功能的应用。

结项摘要

通过研究飞秒激光制备的功能表面对水下气泡润湿性调控以及气泡行为操控上的影响,实现了水下气泡各向同性、各向异性滑动,以及对气泡滑动/静止的原位操控,并探索了气泡的定向控制与收集功能。因此,本项目在开展期主要完成工作有:(1)分析了飞秒激光与不同材料,如铝、锌、PDMS聚合物、形状记忆聚合物(SMP)等物质的相互作用机理,提出了飞秒激光自诱导和倾斜加工方法;(2)掌握了飞秒激光在不同材料表面制备可控微纳结构(微沟槽阵列、微柱阵列和倾斜微柱阵列)和关键工艺,实现最优化结构的设计和制备;(3)系统研究了不同材料表面亲、疏气泡特性的微纳结构和气泡/液滴的亲疏润湿性可逆转化特性,如超亲与超疏之间的可逆转换;(4)获得了飞秒激光制备最优化的微纳结构,并实现对气泡定向移动控制和收集功能的应用。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(11)
Dual-Responsive Janus Membrane by One-Step Laser Drilling for Underwater Bubble Selective Capture and Repelling
通过一步激光钻孔实现水下气泡选择性捕获和排斥的双响应 Janus 膜
  • DOI:
    10.1002/admi.201901176
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Advanced Materials Interfaces
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Wu Sizhu;Meng Dong;Chen Chao;Shi Lu-An;Zhou Lili;Huang Zhouchen;Li Jiawen;Hu Yanlei;Wu Dong
  • 通讯作者:
    Wu Dong
Anisotropic Sliding of Underwater Bubbles On Microgrooved Slippery Surfaces by One-Step Femtosecond Laser Scanning
一步飞秒激光扫描水下气泡在微槽光滑表面上的各向异性滑动
  • DOI:
    10.1017/9781108909914
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Lv Xiaodong;Jiao Yunlong;Wu Sizhu;Li Chuanzong;Zhang Yiyuan;Li Jiawen;Hu Yanlei;Wu Dong
  • 通讯作者:
    Wu Dong
Noncontact All-In-Situ Reversible Reconfiguration of Femtosecond Laser-Induced Shape Memory Magnetic Microcones for Multifunctional Liquid Droplet Manipulation and Information Encryption
用于多功能液滴操纵和信息加密的飞秒激光诱导形状记忆磁微锥的非接触式全原位可逆重构
  • DOI:
    10.1002/adfm.202100543
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Li Chuanzong;Jiao Yunlong;Zhang Yiyuan;Jiang Shaojun;Lv Xiaodong;Wu Sizhu;Li Jiawen;Hu Yanlei;Ye Jiaxin;Liu Kun;Wu Dong;Chu Jiaru
  • 通讯作者:
    Chu Jiaru
飞秒激光制备特殊浸润性功能表面研究进展(特邀)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    光子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴思竹;吕晓东;李传宗;张晨初;李建权;肖轶;吴东
  • 通讯作者:
    吴东
Laser-induced morphology-switchable slanted shape memory microcones for maneuvering liquid droplets and dry adhesion
激光诱导形态可切换倾斜形状记忆微锥用于操纵液滴和干粘附
  • DOI:
    10.1063/5.0077521
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Chuangzong Li;Yunlong Jiao;Dayu Li;Longfu Li;Yubin Peng;Shaojun Jiang;Yiyuan Zhang;Cong Zhang;Shengying Fan;Qingrui Song;Jianquan Li;Yi Xiao;Sizhu Wu;Chao Chen
  • 通讯作者:
    Chao Chen

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其他文献

我国“同网同价”政策下的电价模拟计算模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
    董力通;邓强;谭忠富;吴思竹
  • 通讯作者:
    吴思竹
In-situ Reversible Tuning from Pinned to Roll-down Superhydrophobic States on Thermal-response Shape Memory Polymer by Silver Nanowire Film
银纳米线薄膜对热响应形状记忆聚合物从固定到卷起超疏水状态的原位可逆调节
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    李传宗;焦云龙;吕晓东;吴思竹;陈超;张亦元;李家文;胡衍雷;吴东;褚家如
  • 通讯作者:
    褚家如
基于语言网络的文本表示模型研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    情报科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴思竹;张智雄;钱庆
  • 通讯作者:
    钱庆
Pitcher plant-bioinspired bubble slippery surface fabricated by femtosecond laser for buoyancy-driven bubble self-transport and efficient gas capture
采用飞秒激光制造的猪笼草仿生气泡光滑表面,用于浮力驱动的气泡自传输和高效的气体捕获
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    焦云龙;吕晓东;张亦元;李传宗;李家文;吴昊;肖艺;吴思竹;胡衍雷;吴东;褚家如
  • 通讯作者:
    褚家如
Multifunctional ultrathin aluminum foil: oil/water separation and particle filtration
多功能超薄铝箔:油水分离、颗粒过滤
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    李国强;樊华;任飞飞;周晨;章振;许兵;吴思竹;胡衍雷;朱五林;李家文;曾艺山;李晓红;褚家如;吴东
  • 通讯作者:
    吴东

其他文献

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智能微型机械手的飞秒激光加工及光/磁操纵性能研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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