胶体液滴蒸发中多物理效应协同下的颗粒输运动力学跨尺度研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11902321
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1101.固体物理力学与流体物理力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Over the last two decades, there has been a surge of scientific interest in the transport and deposition of particles in an evaporating colloidal droplet, not only because the evaporation process involves multiple physical phenomena, but because the process influences a wide range of applications such as inkjet printing, photonic crystal formation, disease diagnosis, etc. However, the particle transport dynamics in drying droplet is still imperfect, and the critical problem lies in the lack of comprehensive and systematic understanding about competition and cooperation mechanisms of multiple physical effects from macro- to micro-level, which has greatly limited its application. By combining theories and experiment, this project is proposed to study the spatiotemporal evolution and correlation of the macroscopic shape and microscopic particles during droplet evaporation by utilizing cross-scale analysis and visualization method. A macro-microscopic coupled mechanics-physics model of interfacial particle transport is established. Further more, this project intends to explore the particle transport mechanism under the cooperation and competition of various physical effects. Based on the above fundamental study, prediction and control of deposition pattern is expected to be implemented, which is capable of developing new functional microstructures and the related materials.
在过去的二十几年里,胶体液滴蒸发中的颗粒输运和沉积引起了科研人员极大的研究兴趣,这既因为蒸发过程中蕴含着丰富的物理学现象,又由于其在喷墨打印、光子晶体制备、疾病诊断等领域展现出广阔的应用前景。然而,关于蒸发液滴中的颗粒输运动力学理论仍然不完善,关键问题在于对跨(宏-微观)尺度层次下多物理效应的协同和竞争关系缺乏全面系统的理解,这大大限制了其应用。本项目拟利用实验和理论相结合的方法,对蒸发过程中液滴宏观形状和微观颗粒的时空演化规律和关联性开展跨尺度可视化研究,建立宏微观耦合的界面颗粒输运物理力学模型,探索多种物理效应协同和竞争下的颗粒输运机制,并基于上述机理开展沉积图案的调控,发展制备新型微纳功能材料的新方法。

结项摘要

本项目以胶体液滴系统为研究对象,针对液滴蒸发中的复杂粒子输运行为和沉积图案精确调控难题,对液滴宏观形状和微观粒子输运的时空演化过程开展了跨尺度可视化研究,研究内容包括:1)揭示了宏微观耦合下多物理效应的协同竞争作用决定粒子输运行为;2)建立了气液界面减压强化蒸发模型,基于界面捕获实现胶体粒子快速组装;3)引入纳米渗吸作用,实现胶体晶体的超快自组装和沉积图案的有效调控;4)将胶体自组装与直写打印结合,实现胶体序构的跨尺度制造。本项目开展的液滴蒸发与胶体自组装研究,有望为喷墨打印、光子晶体超材料、液滴生化检测等应用提供重要理论和方法支持。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Ultrafast Self-Assembly of Colloidal Photonic Crystals during Low-Pressure-Assisted Evaporation of Droplets
低压辅助液滴蒸发过程中胶体光子晶体的超快自组装
  • DOI:
    10.1021/acs.jpclett.2c00534
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    The Journal of Physical Chemistry Letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Zhang;Weibin Li;Yuren Wang
  • 通讯作者:
    Yuren Wang
Solution Printing of Electronics and Sensors: Applicability and Application in Space
电子和传感器的溶液打印:适用性和在太空中的应用
  • DOI:
    10.1002/adem.202200173
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Advanced Engineering Materials
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Weibin Li;Chen Zhang;Ding Lan;Wenjie Ji;Yuren Wang
  • 通讯作者:
    Yuren Wang
Absorption induced ordered ring and inner network structures on a nanoporous substrate
纳米多孔基底上的吸收诱导有序环和内部网络结构
  • DOI:
    10.1039/d0ra03281f
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    RSC Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Weibin Li;Wenjie Ji;Ding Lan;Ke Wu;Yuren Wang
  • 通讯作者:
    Yuren Wang
Imbibition-induced Ultrafast Assembly and Printing of Colloidal Photonic Crystals
吸胀诱导的胶体光子晶体的超快组装和印刷
  • DOI:
    10.1016/j.jcis.2022.05.114
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Colloid and Interface Science
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Weibin Li;Chen Zhang;Ding Lan;Wenjie Ji;Zhongyu Zheng;Yuren Wang
  • 通讯作者:
    Yuren Wang
Exploration of Direct-Ink-Write 3D Printing in Space: Droplet Dynamics and Patterns Formation in Microgravity
太空直写 3D 打印探索:微重力下的液滴动力学和图案形成
  • DOI:
    10.1007/s12217-020-09820-0
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Microgravity Science and Technology
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Li Weibin;Lan Ding;Wang Yuren
  • 通讯作者:
    Wang Yuren

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其他文献

动态结冰孔隙结构三维建模方法
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其他文献

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胶体液滴系统可视化研究印刷电子蒸发成膜的动力学演化与多尺度调控
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
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    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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]
          K --> L[研究结束]
      
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