课题基金 / 基金详情

基于平行板流动小室的微胶囊颗粒细观力学特征研究

批准号:
21466016
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
50.0 万元
负责人:
何艳萍
依托单位:
学科分类:
介科学与智能化工
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙彦琳、苏红莹、赵榆林、成涛涛、来进贤、陈佩佩、张杨子

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
平行板流动小室装置被长期运用于统计颗粒吸附性能的研究领域,但目前还没有运用该装置直接测量并计算颗粒在特定表面的吸附力和运用此装置研究颗粒在特定表面上摩擦性能的研究,因此本项目旨在创新采用平行板流动小室装置研究单个微胶囊在特定表面的吸附力和摩擦力。具体包括:(1)研究不同环境下微胶囊在特定表面的接触理论;(2)研究附着在特定表面的微胶囊颗粒在平行板流动小室中的受力情况以及这些胶囊从表面被流体带走的移动机理;(3)根据微胶囊颗粒的接触力学,受力分析,以及它们被流体带走的作用机理建立数学模型并设计实验,运用该装置测量并计算单个微胶囊与特定表面的吸附力和摩擦力。本项目提出的方法论可将平行板流动小室装置的运用扩展到直接测量微观颗粒在特定表面上的吸附力和摩擦力,为微观世界的表征开辟一种更为廉价、可靠、简便易行的研究方法。
英文摘要
The parallel-plate flow chamber technique has been used to characterize the adhesion between microparticles and a surface by employing a large sample population, and it therefore based on statistical analysis by counting the number of particles remaining on a substrate, or calculating the surface area coverage after applying an air or a fluid flow. Until now, there was no publication to report using the flow chamber technique to investigate the adhesive force between microparticles and a substrate directly; moreover, no work was described to use this technique to characterize the friction when a microparticle is displaced from a substrate. Therefore, the main objective of this project is to apply the parallel-plate flow chamber technique to investigate the adhesive force between a microcapsule and a substrate and the friction between them when the microcapsule is displaced from the substrate. The main contents are as follows: (1) Investigate the contact mechanics between a microcapsule and a substrate, especially in liquid environments which hasn't been fully understood; (2) Analysis the forces acting on the microcapsule and try to understand the mechanism of removal when the particle is displaced from the surface; (3) According to the contact mechanics and the removal mechanism between the particle and the substrate, a mathematical model is built and experiments are designed to collect data to calculate the adhesion force and the static friction coefficient between the microcapsule and the substrate.
平行板流动小室装置被长期用于统计微观颗粒在特定表面的吸附性能,但到目前为止,还没有运用平行板流动小室直接获取微观颗粒与特定表面吸附力和摩擦力的研究。本项目旨在将平行板流动小室装置的运用提升到理论水平,为微观世界的表征开辟一种更为廉价、可靠、简便易行的研究方法。首先,采用原位聚合法制备了三聚氰胺甲醛水杨酸己酯微胶囊。在此工作的基础上,发明了采用丙烯酸酯聚合物中间层桥接制备三聚氰胺甲醛香精油微胶囊和采用泡沫相相分离简单高效制备聚合物微球两种新方法。两种新方法的发明,促进了微胶囊化技术的发展。然后,选用原位聚合法制备的三聚氰胺甲醛水杨酸己酯微胶囊为研究对象,在干态下利用显微操作技术装置研究了微胶囊在施加载荷下的变形行为,探讨了微胶囊与特定表面在干态下的接触机理,发现微胶囊在干态下与玻璃板的接触属于弹性变形,符合JKR模型。然后通过AFM,研究了微胶囊与玻璃板在水溶环境中的接触行为,发现在水溶液环境中,微胶囊与玻璃板之间不存在真正的接触。接着,在实验室自组装了平行板流动小室装置,验证了该装置可以用于执行统计微胶囊被水流冲走的实验。然后对微胶囊进行受力分析,基于经典流体力学提出的颗粒被水流冲走的三种作用形式(拉升离开、拖曳滑动、滚动离开),建立微胶囊受力和扭矩平衡,进而推导出了平行板流动小室中水流速度、微胶囊所处位置,微胶囊的粒径等参数与微胶囊与玻璃板表面吸附力、摩擦力的关联关系,得到了用于预测微胶囊在玻璃板上吸附力和摩擦力的数学模型, 并且模型预测微胶囊在平行板流动小室中被流体移动的作用机理为滚动。最后,设计实验,获取了相关参数,带入数学模型计算了微胶囊与特定表面之间的吸附力。并且利用原子力显微镜测试得到了单个微胶囊与特定表面之间的吸附力,将理论模型计算得到的结果跟实验结果进行比对,验证了模型的准确性。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.16112/j.cnki.53-1223/n.2018.02.014
发表时间: 2018
期刊: 昆明理工大学学报(自然科学版)
影响因子: --
作者: [何艳萍, 王帅帅, 潘宇亭, 司甜, 祝琳华, 孙彦琳]
通讯作者: 孙彦琳
DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2017-2294
发表时间: 2018
期刊: 化工进展
影响因子: --
作者: [姚顺治, 单梦醒, 朱天赐, 司甜, 孙彦琳, 王红, 祝琳华, 何艳萍]
通讯作者: 何艳萍
DOI: --
发表时间: --
期刊: 化工学报
影响因子: --
作者: [周强, 郝军正, 祝琳华, 王红, 司甜, 何艳萍, 孙彦琳]
通讯作者: 孙彦琳
Technical improvement for producing porous polymer microspheres in foam phase
泡沫相制备多孔聚合物微球的技术改进
DOI: 10.1016/j.matlet.2017.04.148
发表时间: 2017
期刊: MATERIALS LETTERS
影响因子: 3
作者: [He Yanping, Guo Wenfeng, Shan Mengxing, Zhu Linhua, Si Tian, Wang Hong, Sun Yanlin]
通讯作者: Sun Yanlin
8
    香精油微胶囊黏流态内芯构建及氢键作用协同粘度增强实现超长留香机制研究
    • 批准号:
      22368030
    • 项目类别:
      地区科学基金项目
    • 资助金额:
      32万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      何艳萍
    • 依托单位:
    泡沫相高效、可连续化制备结构可调聚合物微球的理论基础研究
    • 批准号:
      22068018
    • 项目类别:
      地区科学基金项目
    • 资助金额:
      40.0万元
    • 批准年份:
      2020
    • 负责人:
      何艳萍
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金