Лазерная резка воды с использованием гидрофобных частиц

17.07.2023

Китайские ученые в области материаловедения обнаружили удивительную возможность резать обычную воду с помощью лазера. Исследование показало, что смесь воды с гидрофобными частицами диоксида кремния (кремнезема) позволяет создавать разнообразные узоры на поверхности воды под воздействием лазерного излучения, что может иметь важное значение для разработки микрожидкостных чипов.

Лазерная обработка материалов широко применяется в различных отраслях благодаря высокой точности и скорости работы. Однако применение лазера для резки воды представляло сложность из-за поверхностного натяжения, которое препятствует достижению необходимого давления для резки. Вода слишком текуча, что делает ее резку сложной. Однако возможность лазерной резки воды может иметь большое значение для разработки микрожидкостных чипов, применяемых в биомедицине, биологии, аналитической химии и фармацевтике.

Ученые из Университета Сиань Цзяотун вместе с коллегами обнаружили решение этой проблемы. Они выяснили, что добавление гидрофобных наночастиц диоксида кремния в воду позволяет ей подвергаться лазерной резке при использовании лазерного излучения длиной волны 10,6 микрометра. Гидрофобные частицы изменяют текучесть воды и ее пропускную способность света, что обеспечивает эффективное поглощение лазерного излучения и деформацию. Поглощенное частицами тепло передается воде, вызывая ее испарение. Вода вокруг перемещается вместе с гидрофобными частицами, закрывая место резки.

Важно, чтобы скорость испарения воды превышала скорость ее пополнения в зоне воздействия лазера. Поэтому для успешной резки гидрофобные наночастицы должны составлять около 5 процентов от общего объема. В ходе экспериментов ученые смогли создавать разнообразные формы с высокой точностью резки в пределах 200 микрометров и создавать каналы из различных жидкостей, что является необходимым условием для микрожидкостных технологий. Созданные формы сохраняют свою структуру после резки.

<< Назад: Разгаданы тайны кошачьего обоняния 17.07.2023

>> Вперед: Творческие люди получают удовольствие от траты времени впустую 16.07.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Фитнес-браслеты для коров 09.12.2022 Использование интеллектуальных технологий для мониторинга здоровья, репродуктивности, местоположения и условий окружающей среды крупного рогатого скота может способствовать безопасности пищевых продуктов и эффективности цепи поставок, но этот мониторинг увеличивает затраты на энергию для промышленности, которая и без того высока. Чтобы бороться с этим, ученые разработали носимое разумное устройство для коров, которое улавливает кинетическую энергию, создаваемую даже их малейшими движениями, и использует ее для питания технологии "умного ранчо". "На ранчо мониторинг информации об окружающей среде и здоровье крупного рогатого скота может помочь предотвратить заболевания и повысить эффективность разведения и управления пастбищами. Эта информация может включать в себя концентрацию кислорода, температуру и влажность воздуха, количество физических упражнений, репродуктивные циклы, заболевания и производство молока", - пояснил соавтор Зутао Чжан, исследователь энергетики из Юго-Западного университета Цзяотун в Китае. "Умное ранчо" предполагает, что коровы носят маленькие сенсорные устройства вокруг лодыжек и шеи, которые питаются от всего, что коровы делают во время своих обычных занятий на ранчо. Есть огромное количество кинетической энергии, которую можно собрать во время ежедневных движений крупного рогатого скота, таких как ходьба, бег и даже движения шеей. После захвата энергия сохраняется в литиевой батарее и используется для питания устройства. Сборщик кинетической энергии специально собирает кинетическую энергию слабого движения. Конструкция команды уникальна, поскольку содержит механизм усиления движения, использующего магниты и маятник для усиления небольших движений коров. Ученые также протестировали устройства на людях и обнаружили, что легкой пробежки достаточно для измерения температуры в устройстве. Исследователи видят будущее применение в мониторинге спорта, здравоохранении, умном доме и создании беспроводных сенсорных сетей.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025