空化气泡与悬浮微颗粒相互作用的实验研究
发布时间：2021-03-18 16:10
近年来,由于Janus颗粒结构新颖使其具备多种应用潜能,作为一个多学科交叉的新兴领域已经引起了极大的关注。Janus颗粒是指表面被两种不同性质材料覆盖的微纳米粒子,也称为“双面球”。利用Janus颗粒自身两面性质的差异可以在溶液中建立局部梯度场或产生微气泡进而引起Janus颗粒自驱运动。常见的Janus颗粒自驱动类型包括梯度场驱动和微气泡驱动,其中梯度场驱动又分为:自扩散泳驱动、自热泳驱动、自电泳驱动和自光泳驱动等。研究发现,通过改变颗粒形状或增大其尺寸,可以使气体分子聚集成核形成微气泡,进而驱动Janus颗粒运动。通常微气泡驱动具有更快的驱动速度和更高的应用价值,因此引起更广泛的关注。本文首先介绍了相关研究背景,基于气泡高效驱动Janus颗粒运动的优势,制备出一种具有更高效驱动性能的气泡推进型Pt-SiO2中空Janus微球,相比于目前研究的准振荡模式的气泡驱动和管状微马达的气泡驱动,驱动效率明显提升。其次通过实验的方法对微气泡和中空Janus微球组成的空化气泡与悬浮微颗粒相互作用的系统进行研究。一方面,利用高速CCD摄影法拍摄了Pt-SiO2型中空Janus微球在低浓度2%
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）古罗马Janus神，（b）Janus颗粒示意图
(a) 图1.1 （a）古罗马Janus神，（b）Janus颗粒示意图[9].3 Janus 颗粒制备随着 Janus 颗粒研究日渐成熟，为了更全面探究其优异性能与应用潜能，出各种不同性质，不同形状的 Janus 颗粒。目前用于制备 Janus 颗粒的原可分为三类：聚合物、无机物、聚合-无机物。根据选用的原材料性质及求，如图 1.2 所示，通常有如下三种方法进行 Janus 颗粒的制备：（1）Masking）[10]；（2）自组装法（Self-assembly）[11]；（3）相分离法（Phase Separati，如表 1-1 所示，对应三种 Janus 颗粒制备方法的制备原理。
的材料覆盖[10]。平行单元内，球形颗粒分散液通过底板圆柱孔时，由于毛细管作用力的存在，圆柱孔中，然后将另一类颗粒注入到同装得到 Janus 颗粒[11]。优缺相容物质进行混合，然后通过某种方法加热凝固等）构成单个微纳米颗粒。其用流体在微流道中的流动，在微流道交合的乳剂进行结合形成 Janus 乳滴，然后形成相应 Janus 颗粒[12]。优缺材料的兴起和迅速发展，通过不同方法人形、橡子形、哑铃型、双组分粒子形形状的 Janus 颗粒如图 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Dye-Enhanced Self-Electrophoretic Propulsion of Light-Driven TiO2–Au Janus Micromotors[J]. Yefei Wu,Renfeng Dong,Qilu Zhang,Biye Ren. Nano-Micro Letters. 2017(03)
[2]气泡推进型中空Janus微球运动特性的实验研究[J]. 张静,郑旭,王雷磊,崔海航,李战华. 实验流体力学. 2017(02)
[3]自驱动微纳马达在水环境领域的研究进展[J]. 王雷磊,崔海航,张静,郑旭. 中国科学:化学. 2017(01)
[4]自驱动微纳米马达的设计原理与结构简化方法[J]. 孔磊,牟方志,姜玉周,李小丰,官建国. 科学通报. 2017(Z1)
[5]Janus球形微马达的自驱动机理研究:自扩散泳动与微气泡推进[J]. 郑旭,崔海航,李战华. 科学通报. 2017(Z1)
[6]不同粒径Janus微球的自驱动:实验及驱动机制对比[J]. 王雷磊,崔海航,张静,郑旭,王磊,陈力. 物理学报. 2016(22)
[7]非对称性Janus粒子的制备与可控组装[J]. 杨轶,叶伟,陈晓. 物理化学学报. 2012(11)
[8]利用micro-PIV测量矩形微管道内流量[J]. 张永胜,王金华. 实验流体力学. 2011(02)
[9]基于短时傅立叶变换的空蚀噪声分析[J]. 葛晗,秦力,颜大运,陈大融. 清华大学学报(自然科学版). 2010(07)
[10]Janus颗粒表面活性剂的研究进展[J]. 王芹,杨祥良,杨亚江,徐辉碧. 应用化学. 2010(07)
博士论文
[1]基于Micro-PIV方法的微槽群热沉内流动与传热的可视化实验和理论研究[D]. 于东.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2014
硕士论文
[1]烟迹流动显示与PIV技术的开发及其在桥梁风洞试验中的应用[D]. 魏益峰.西南交通大学 2016
[2]自驱动Janus颗粒运动特性实验与数值模拟研究[D]. 谭晓君.西安建筑科技大学 2015
[3]Janus颗粒自驱运动的实验与受限模拟研究[D]. 武美玲.西安建筑科技大学 2014
[4]Janus颗粒自驱动实验及运动特性分析[D]. 宫春亮.西安建筑科技大学 2013
[5]三角形孔口多孔板水力空化发生器的数值模拟与实验研究[D]. 陈圻圻.浙江工业大学 2012
[6]垂直轴潮流水轮机空化性能数值研究[D]. 庄庆连.哈尔滨工程大学 2009
本文编号：3088589
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）古罗马Janus神，（b）Janus颗粒示意图
(a) 图1.1 （a）古罗马Janus神，（b）Janus颗粒示意图[9].3 Janus 颗粒制备随着 Janus 颗粒研究日渐成熟，为了更全面探究其优异性能与应用潜能，出各种不同性质，不同形状的 Janus 颗粒。目前用于制备 Janus 颗粒的原可分为三类：聚合物、无机物、聚合-无机物。根据选用的原材料性质及求，如图 1.2 所示，通常有如下三种方法进行 Janus 颗粒的制备：（1）Masking）[10]；（2）自组装法（Self-assembly）[11]；（3）相分离法（Phase Separati，如表 1-1 所示，对应三种 Janus 颗粒制备方法的制备原理。
的材料覆盖[10]。平行单元内，球形颗粒分散液通过底板圆柱孔时，由于毛细管作用力的存在，圆柱孔中，然后将另一类颗粒注入到同装得到 Janus 颗粒[11]。优缺相容物质进行混合，然后通过某种方法加热凝固等）构成单个微纳米颗粒。其用流体在微流道中的流动，在微流道交合的乳剂进行结合形成 Janus 乳滴，然后形成相应 Janus 颗粒[12]。优缺材料的兴起和迅速发展，通过不同方法人形、橡子形、哑铃型、双组分粒子形形状的 Janus 颗粒如图 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Dye-Enhanced Self-Electrophoretic Propulsion of Light-Driven TiO2–Au Janus Micromotors[J]. Yefei Wu,Renfeng Dong,Qilu Zhang,Biye Ren. Nano-Micro Letters. 2017(03)
[2]气泡推进型中空Janus微球运动特性的实验研究[J]. 张静,郑旭,王雷磊,崔海航,李战华. 实验流体力学. 2017(02)
[3]自驱动微纳马达在水环境领域的研究进展[J]. 王雷磊,崔海航,张静,郑旭. 中国科学:化学. 2017(01)
[4]自驱动微纳米马达的设计原理与结构简化方法[J]. 孔磊,牟方志,姜玉周,李小丰,官建国. 科学通报. 2017(Z1)
[5]Janus球形微马达的自驱动机理研究:自扩散泳动与微气泡推进[J]. 郑旭,崔海航,李战华. 科学通报. 2017(Z1)
[6]不同粒径Janus微球的自驱动:实验及驱动机制对比[J]. 王雷磊,崔海航,张静,郑旭,王磊,陈力. 物理学报. 2016(22)
[7]非对称性Janus粒子的制备与可控组装[J]. 杨轶,叶伟,陈晓. 物理化学学报. 2012(11)
[8]利用micro-PIV测量矩形微管道内流量[J]. 张永胜,王金华. 实验流体力学. 2011(02)
[9]基于短时傅立叶变换的空蚀噪声分析[J]. 葛晗,秦力,颜大运,陈大融. 清华大学学报(自然科学版). 2010(07)
[10]Janus颗粒表面活性剂的研究进展[J]. 王芹,杨祥良,杨亚江,徐辉碧. 应用化学. 2010(07)
博士论文
[1]基于Micro-PIV方法的微槽群热沉内流动与传热的可视化实验和理论研究[D]. 于东.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2014
硕士论文
[1]烟迹流动显示与PIV技术的开发及其在桥梁风洞试验中的应用[D]. 魏益峰.西南交通大学 2016
[2]自驱动Janus颗粒运动特性实验与数值模拟研究[D]. 谭晓君.西安建筑科技大学 2015
[3]Janus颗粒自驱运动的实验与受限模拟研究[D]. 武美玲.西安建筑科技大学 2014
[4]Janus颗粒自驱动实验及运动特性分析[D]. 宫春亮.西安建筑科技大学 2013
[5]三角形孔口多孔板水力空化发生器的数值模拟与实验研究[D]. 陈圻圻.浙江工业大学 2012
[6]垂直轴潮流水轮机空化性能数值研究[D]. 庄庆连.哈尔滨工程大学 2009
本文编号：3088589
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