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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Оптические системы сортировки и AI для черники и фруктов 14.02.2026

Каждый год потребители ожидают увидеть на прилавках свежие, ровные по размеру и цвету ягоды черники без признаков порчи или обезвоживания, при этом производители стремятся минимизировать потери и сохранить естественную привлекательность продукта. В эпоху растущих требований к качеству и дефицита квалифицированной рабочей силы традиционные методы сортировки фруктов уже не всегда справляются с задачей. Именно поэтому компании активно внедряют оптические сканеры в сочетании с искусственным интеллектом, способные анализировать ягоды с невероятной точностью и скоростью, сохраняя при этом их товарный вид. На выставке Fruit Logistica 2026 в Берлине компания Tomra Food презентовала свои последние достижения в области постуборочной обработки. Центральное место на стенде занимает совершенно новая оптическая сортировочная система, специально разработанная для свежей черники и предназначенная для использования непосредственно в упаковочных цехах. Эта машина охватывает весь путь ягод - от загруз ...>>

Монитор ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3 13.02.2026

Для многих поклонников компьютерных игр выбор монитора - это всегда поиск идеального баланса между потрясающей картинкой, молниеносной скоростью отклика и надежностью в длительных игровых сессиях. Технология QD-OLED уже несколько лет задает высокую планку качества изображения, предлагая глубокий черный цвет, яркие краски и практически мгновенную реакцию пикселей. Однако даже у самых продвинутых панелей оставались слабые места: уязвимость к царапинам, цветовые искажения под определенными углами и заметное отражение в освещенных помещениях. Компания ASUS решила серьезно улучшить ситуацию и представила третье поколение своего популярного 32-дюймового флагмана - ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3. В основе новинки лежит современная 32-дюймовая QD-OLED панель с разрешением 4K (3840 x 2160 пикселей), которая обеспечивает невероятную детализацию и точность цветопередачи. Частота обновления достигает 240 Гц, что делает картинку исключительно плавной даже в самых динамичных сценах шутеров или ...>>

Случайная новость из Архива Измерена энергия входа электрона в воду 11.02.2018 Сотрудники нескольких исследовательских организаций США улучшили методики подсчета энергии, выделяемой в момент попадания электрона в жидкую воду. На их основе они получили наиболее точную на данный момент оценку этой величины. Данная информация поможет при изучении химических реакций, происходящих в водной среде. Попадая в воду, электрон захватывается ей и через какое-то время начинает участвовать в происходящих в ней химических реакциях (по сути, все они представляют собой передачу электронов от одних молекул к другим). При этом выделяется некоторое количество энергии. В предыдущих исследованиях ее, как правило, определяли по большей части теоретически. При этом компьютерное моделирования реакций взаимодействия электронов с молекулами воды требовали больших вычислительных мощностей. А экспериментальные данные были крайне неполными из-за сложности измерения этого параметра. Авторы обсуждаемой статьи усовершенствовали алгоритмы подсчета энергии взаимодействия вошедшего в воду электрона с ее молекулами и применили новые компьютерные модели для вычислений, а также использовали некоторые новые экспериментальные способы определения этой энергии. Так они выяснили, что она зависит от того, куда попадает электрон - в поверхностный слой воды или в ее толщу. В первом случае энергия равна 0,8 электрон-вольт, во втором она заметно меньше - от 0,1 до 0,3 электрон-вольт. Эти значения существенно отличаются от полученных ранее, в связи с чем исследователи критически пересматривают существующие концепции их вычисления. Информация, полученная в ходе исследования, поможет лучше понять динамику химических реакций, происходящих в водной среде. Вода растворяет огромное множество веществ, и большинство изучаемых реакций проходит именно в ней. Знания об их механизмах нужны не только для химических производств, но и для биологии: практически все химические процессы в живых системах протекают именно в жидкой воде.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026