基底弹性形变对纳米气泡界面形貌和力学性质影响的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11802055
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 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:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The astonishing large contact angle and high stability of interfacial nanobubbles at the solid-liquid interface, because of their significances and potential applications in the fields of the industry, biology, medicine, and environment, have become very hot topics studied by many researchers. Contact line pinning is theoretically assumed to be one of the key factors to induce the abnormalities of interfacial nanobubbles. The substrate elastic deformation can change the contact line pinning of nanobubbles on the substrates, and consequently, significantly affects the interfacial morphology, mechanical property and stability of nanobubbles. Based on our previous advantages on interfacial nanobubbles, the present project will, combining multiple modes of atomic force microscopy (AFM), in situ and quantitatively study the interfacial morphology and mechanical property of nanobubbles on soft substrates. Through a systematical investigation of the effect of the substrate elastic deformation due to the changes of substrates Young’s modulus, liquids surface tension and nanobubbles size on the contact line pinning of nanobubbles, a complete contact line pinning model with the substrate elastic deformation included of nanobubbles on soft substrates will be constructed based on the experimental and theoretical analysis. This study will be helpful to deeply understand the contact line pinning theory of interfacial nanobubbles, so as to explain their abnormalities. It will also offer a reference for the practical applications of interfacial nanobubbles with soft materials.
固液界面纳米气泡的奇异性——超大接触角和超高稳定性,由于其在工业、生物、医学和环境等领域中的重要意义和潜在应用,已成为多学科科研工作者的研究热点。理论研究认为接触线钉扎是导致界面纳米气泡奇异性的关键因素之一。基底弹性形变会改变纳米气泡在基底上的接触线钉扎特性,从而对纳米气泡的界面形貌、力学性质和稳定性产生重要影响。本项目基于前期纳米气泡研究的优势,拟结合多种模式的原子力显微镜(AFM)技术原位定量地研究软基底上纳米气泡的接触线钉扎特性,通过系统探讨由于基底杨氏模量、液体表面张力及纳米气泡尺寸的改变引起的基底弹性形变对纳米气泡界面形貌和力学性质的影响,结合理论分析构建软基底上含基底弹性形变的纳米气泡接触线钉扎模型。该研究将有助于深入理解固液界面纳米气泡的接触线钉扎理论,揭示界面纳米气泡奇异性的物理机制,并为开展界面纳米气泡与软材料相结合的实际应用提供参考。

结项摘要

纳米气泡、纳米弯液面和纳米液滴具有类似的纳米尺度液气界面,对其界面特性的研究不仅在从微观角度上理解宏观润湿现象方面有重要的科学意义,而且在工业、环境和生物医学等领域可能具有重要的潜在应用价值。本项目研究了界面纳米气泡的力学性质,建立了基于原子力显微镜(AFM)技术鉴别纳米液滴、纳米气泡和微固颗粒的实验方法,测量了纳米气泡的刚度,从理论上解释了纳米气泡刚度对其尺寸的依赖性。通过测量纳米孔中纳米弯液面的刚度和研究纳米多孔表面的宏观润湿转变,将微观表界面性质定量地与宏观的润湿特性相联系,揭示了微观表界面性质对固体宏观润湿行为的调控机制,对超疏水材料的设计和应用具有重要的指导意义。建立了基于AFM技术精确测量软表面弹性毛细形变的实验方法,从实验上首次发现了软表面形变的弹性-毛细转变,将为微流控器件、软体机器人及软光刻技术的设计创新提供可能的新思路。

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(0)
专利数量(0)
What Can Probing Liquid-Air Menisci Inside Nanopores Teach Us About Macroscopic Wetting Phenomena?
探测纳米孔内的液-气半月板可以让我们了解宏观润湿现象什么?
  • DOI:
    10.1021/acsami.0c21736
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    ACS applied materials & interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Binyu Zhao;Youquan Jia;Yi Xu;Elmar Bonaccurso;Xu Deng;Günter K Auernhammer;Longquan Chen
  • 通讯作者:
    Longquan Chen
Sessile Microdrop Coalescence on Partial Wetting Surfaces: Effects of Surface Wettability and Stiffness
部分润湿表面上的固着微滴聚结:表面润湿性和刚度的影响
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.9b02294
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Langmuir
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Jiang Xin;Zhao Binyu;Chen Longquan
  • 通讯作者:
    Chen Longquan
Evaporation and particle deposition of bi-component colloidal droplets on a superhydrophobic surface
双组分胶体液滴在超疏水表面上的蒸发和颗粒沉积
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.120063
  • 发表时间:
    2020-10-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Hu, Yinan;Zhao, Binyu;Chen, Longquan
  • 通讯作者:
    Chen, Longquan
Identification of surface nanobubbles and resolving their size-dependent stiffness
表面纳米气泡的识别并解决其尺寸依赖性刚度
  • DOI:
    10.1007/s11433-020-1538-0
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Science China Physics,Mechanics & Astronomy
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jia YouQuan;Zhao BinYu;Mehrizi Abbasali Abouei;Wang Chuan;Xu Yi;Chen LongQuan
  • 通讯作者:
    Chen LongQuan
Resolving the Apparent Line Tension of Sessile Droplets and Understanding its Sign Change at a Critical Wetting Angle
解决固着液滴的表观线张力并了解其在临界润湿角下的符号变化
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.123.094501
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Physical Review Letters
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Zhao Binyu;Luo Shuang;Bonaccurso Elmar;Auernhammer Guenter K;Deng Xu;Li Zhigang;Chen Longquan
  • 通讯作者:
    Chen Longquan

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其他文献

HOPG/水界面纳米气泡与纳米气层的原子力显微技术研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵彬钰;张立娟;张益;李宾;胡钧
  • 通讯作者:
    胡钧

其他文献

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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

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          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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