超临界CO2流体中超声诱导的多相/多场耦合作用特性和界面自组装调控机理

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基本信息

  • 批准号：
    51876052
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    高寒阳
  • 依托单位：
    杭州电子科技大学
  • 学科分类：
    E0603.传热传质学
  • 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

In this project, the complex multiphase flow of supercritical CO2 with suspended nanoparticles will be used to observe its multi-phase/multi-field coupling effect under the action of ultrasonic wave. The distribution of potential well depths and/or shapes of the acoustic field and the transient evolution of acoustic structure will be investigated. The dispersion and migration of the discrete particles, as well as the characteristics of ultrasonic-induced multi-phase/multi-field coupling effect in supercritical fluids will be clarified. The multiphase interface behavior in supercritical fluid will be explored through analyzing the wetting, adsorption and aggregation behavior of nanoparticles. By searching for the dynamic information and law of the growth characteristics of self-assembled aggregates with the change of external field, the influence correlation between multi-phase/multi-field coupling effects and the microstructure of self-assembled aggregates will be established to reveal the mechanism of ultrasonic-induced self-assembly behavior of nanoparticles at fluid interfaces. The results will provide reliable experimental data and theoretical basis for the development and application of supercritical fluid technology and sound manipulating nanofluid technology.
本项目针对悬浮着纳米颗粒的超临界CO2流体，对超声诱导的多相/多场耦合作用现象进行在线观察和分析，揭示声场势阱分布和声流结构瞬态演化的动力学机理，明确离散相的分散、迁移和融合规律，阐明超声诱导的多相/多场耦合作用特性。通过聚焦纳米颗粒的润湿、吸附和聚集行为，探索多相/多场耦合作用对复杂多相界面行为的影响规律，厘清超声诱导的多相界面行为特性。通过寻找自组装聚集体生长特征随外场变化的动态信息与规律，考查超声诱导的自组装聚集体微结构瞬态演化规律，获得超声诱导的界面自组装过程调控机理。研究结果将为超临界流体技术和声场操控流体工艺的开发应用提供可靠的实验数据和理论基础。

结项摘要

通过施加外场的诱导作用，来操控纳米粒子在流体界面的自组装过程，相关科学问题已成为国际前沿研究热点。本项目针对悬浮着纳米颗粒的超临界CO2流体，建立了高压可视化的超声操控多相流系统装置，对超声诱导的多相/多场耦合作用现象进行了在线观察和分析，应用统计理论和功率谱分析方法进行了非线性时间序列分析，揭示了声场势阱分布和声流结构瞬态演化的动力学机理。构建了介质过剩焓和空化泡表面自由能理论计算模型，提出了CO2膨胀液体极性计算公式。随超声功率增大，超声产生的泡群生成和破裂频率增大，泡群平均生存寿命以及流场声压波动周期时间缩短，声压周期性波动频率和声压波动振幅都增大。过剩焓是影响富CO2区超声空化气泡形成的关键因素，空化气泡形成所需的比表面过量焓是低压CXL超声空化的主要能量消耗。阐明了石墨烯在超临界CO2-H2O微乳液中的界面行为特性；发明了一种超声操控超临界CO2多相流制备导电橡胶工艺，成功将适量纳米石墨烯均匀注入到天然橡胶膜片中，开发了可穿戴高灵敏应变传感器元件，阐明了石墨烯在超临界CO2流体中嵌入溶胀橡胶体内的迁移机理和影响规律。针对声镊子组装图案化工艺，选用液态金属Ga作为目标图案化颗粒，利用自主搭建的可视化声镊操控平台，对不同声场参数下的液态金属Ga颗粒的排列行为进行了研究。成功将液态金属Ga粒子排列成节点线和点状矩阵图案，实现了粒子的可变形动态图案化操控，通过调节声波相位差及其声强、频率和辐射时间等声场作用参数，考查了声辐射力对组装图案化微纳结构过程及图案化尺寸形貌和有序结构的影响机制。提出了液态金属图案化及其封装新方法。利用声场和磁场等多场耦合对处于PDMS前驱体介质中的磁性液态金属进行了图案化及封装，试验论证了新工艺的可行性，获得多场诱导的界面自组装过程调控机理。研究结果将为超临界流体技术和声场操控流体工艺的开发应用提供可靠的实验数据和理论基础。

项目成果

期刊论文数量（22）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
The influence of pressure on the acoustic cavitation in saturated CO(2)-expanded N, N-dimethylformamide.
压力对饱和CO2膨胀N,N-二甲基甲酰胺中声空化的影响
  • DOI：
    10.1016/j.ultsonch.2022.105934
  • 发表时间：
    2022-03
  • 期刊：
    Ultrasonics sonochemistry
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Gao H;Pei K;Hu G;Liu W;Meng A;Wang H;Shao H;Li W
  • 通讯作者：
    Li W
High internal phase Pickering emulsions stabilized with graphene oxide in supercritical CO2 system
超临界 CO2 体系中氧化石墨烯稳定的高内相 Pickering 乳液
  • DOI：
    10.1016/j.supflu.2019.104654
  • 发表时间：
    2020-01
  • 期刊：
    Journal of Supercritical Fluids
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Gao Hanyang;Hu Guoxin;Liu Kun
  • 通讯作者：
    Liu Kun
Silicon-Based Self-Assemblies for High Volumetric Capacity Li-Ion Batteries via Effective Stress Management
通过有效的应力管理实现高容量锂离子电池的硅基自组装
  • DOI：
    10.1002/adfm.202002980
  • 发表时间：
    2020-07-09
  • 期刊：
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
  • 影响因子：
    19
  • 作者：
    Shi, Jiewen;Zu, Lianhai;Zhang, Qing
  • 通讯作者：
    Zhang, Qing
Viscoelastic analysis of nano-barium ferrite reinforced casting polyurethane
纳米钡铁氧体增强浇注聚氨酯的粘弹性分析
  • DOI：
    10.1002/pc.27083
  • 发表时间：
    2022-09-28
  • 期刊：
    POLYMER COMPOSITES
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Gao, Hanyang;Zhang, Bang;Hu, Guoxin
  • 通讯作者：
    Hu, Guoxin
Confined interfacial assembly of controlled Li2Ti3O7 building blocks and Si nanoparticles in Lithium-ion batteries
锂离子电池中受控 Li2Ti3O7 构件和 Si 纳米粒子的受限界面组装
  • DOI：
    10.1016/j.ensm.2021.10.022
  • 发表时间：
    2021-10
  • 期刊：
    Energy Storage Materials
  • 影响因子：
    20.4
  • 作者：
    Shi Jiewen;Gao Hanyang;Hu Guoxin;Zhang Qing
  • 通讯作者：
    Zhang Qing

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近临界区CO2中超声诱导的异相成核空化特性和石墨烯片层的剥离机制
  • 批准号：
    51506124
  • 批准年份：
    2015
  • 资助金额：
    20.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

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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]
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