博士即将毕业或已经毕业的你,做出了哪些科研贡献?

此问题有点尴尬,一般外人来评价我们的工作会显得更为客观。如果我们自己写的太过,肯定会有评论者说在吹嘘和夸大自己的工作。写得太少,又无法讲述清楚。我就不管那么多了,去写一下自己这五年的硕博生涯主要的贡献。

很多基本的物理化学过程都发生在流体界面上,比如蒸发、吸附、扩散、反应、不稳定性与声学共振效应等。操控流体界面,对理解和控制这些基本的过程具有重要的意义,从而在微流体、化学反应控制、结构材料制备、溶液加工与组装、生物分析和声学调控等方面具有十分广泛的应用。我的研究就是通过固体表面微米级的结构在微米尺度下精确控制流体界面(气液界面和液液界面),进而实现他们的应用。

第一个工作是:微结构调控二维泡沫的图案化及功能材料的印刷组装中的应用。

(1)泡沫的调控:

自1873年Plateau开创了泡沫物理学以来,人们对于泡沫的演变规律有了比较清晰的认识。具体的规律和认知过程可以见我的一篇被编辑收录的文章。

阿黄sweetgirl:泡沫的微观结构及演变动力学

其中一个显著的规律是泡沫总是在发生粗化现象,整体平均半径不断变大,直至消失。对于夹在两个平板之间的泡沫,自然的演变过程如下:

二维泡沫的自然演变过程

我们在其中一个平板上做出微米级的小柱子,可以调控这个演变过程。微柱图形如下:

当微柱为六边形排列时;

微米级结构调控泡沫演变过程

上面视频最终会形成六边形网格的气泡阵列:

当是微结构三角排列时,得到演化过程如下:

微柱三角形阵列下的气泡演变过程

还有一个更炫的图案,是一种正六边形经过保角变换得到的图案,演变过程如下:

花状气泡阵列的形成过程

最终在暗场下形成的泡沫图案如下:

其他演变过程不再一一列出,可以得到可编程的泡沫图案化如下:

(2)泡沫调控的应用:

这种泡沫图案的制备除了用于展示可编程性调控的特点,还有具体的应用背景。这些泡沫图案即使图案化的气液界面,如果在液体中加入功能材料,就可以用来印刷组装功能材料。示意图以及制备的银纳米颗粒的导电网格如下:

如果非要吹牛将来有什么用,就用一个印刷机器来替代吧

发表的论文及其他相关资料可以参看如下链接:

你发表第一篇英文 SCI 论文经历了怎样的过程?

额,要乘坐最后一班地铁回家睡觉,第二个工作明天再写,先溜了。。。。


第二个工作是:任意不相容流体界面的构造及应用。

第一工作主要是构造图案化的气液界面,利用蒸发组装实现其应用。关于气液界面的调控及应用我们课题组已经发了十几篇论文,部分论文如下:

我的第二个工作摆脱气液界面的局限,构造任意任意流体界面,按照流体种类分为四种:气液(气体包着液体,比如图案化的液体块),液气(液体包着气体,图案化的气泡),液液(不相容的液体1和液体2互相包着形成图案化的界面)。如果把流体具体分为水,气和油,这分类又分为八种。

利用微结构的浸润性和几何结构设计,去调控微流体通道里的流体取代过程,就可以实现这八种流体界面的构造。具体示意图如下:

这八种流体取代的实现对浸润性的要求就是:上图中的在流体A中的流体B在固体C上的接触角小于90°。实现的图示如下:

不同微结构的几何结构形成图案化流体块的能力是不同的。通过几何分析与公式推导,得到几何结构的设计标准如下:

即,微结构的几何参数要对应于上图中的绿点,才能实现图案化流体的制备。

通过几何结构与浸润性的综合调控,可以实现多种流体间的多相流体图案化,不同空间分布的区域性流体图案化等可编程性的流体图案化。如下图所示:

比如,上图中有DMSO包着正己烷包着水包着空气的多层结构(数十微米尺度),有空气、水同时在甲苯中的图案化。水和甲苯同时在空气中的图案化等。

这种流体的图案化应用是多方面的,最终我选用了我们最擅长的蒸发组装技术,程序化地制备了多层微米级的立体器件。

补充一个流体图案化过程的视频:

流体图案化过程

此工作以封面形式发表到AM上, 具体链接为:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201802172

当然我还有第三个工作,关于流体界面控制的另一种方法以及在气泡声学中的应用。因为还未发表,无法展示,请见谅。

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:阿黄sweetgirl

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