毛细管现象在自然界中无处不在,直接参与生命系统的功能。[1] 天然多孔介质的特点是随机(如土壤、海绵)或有序(如木材、肺)结构。人造毛细管介质种类繁多,广泛应用于大多数行业,如过滤器、纺织品(编织和非编织)、吸收剂、陶瓷或组织支架。[2] 人们一直致力于改造多孔材料的毛细管特性,以实现改进的热学、[3] 机械学、[4] 电学、[5] 光学[6] 和生物医学 [7] 性能。除了本质上多孔的材料(如金属有机骨架 [8] )之外,最近的研究还集中于可以精细控制材料添加(如 3D 打印 [1,9] )或从块体材料中去除(如激光蚀刻 [6,10] )的制造工艺,以设计精确的孔隙结构。具有多功能工程设计的多孔材料特别适用于被动式能量转换装置。这些装置通常不需要高质量的能量输入,而且由于没有移动的机械部件,维护成本低,而且具有成本效益。此外,它们最适合离网安装,并且总体上可以促进与水能关系相关的行业的可持续转型。[11] 这些装置可以利用多孔毛细管介质来克服小水头,并在无需主动机械或电气部件的情况下为整个系统提供工作流体。已提出将其应用于蒸汽发电、[12] 海水淡化、[13,14] 盐沉淀、[15] 水卫生、[16] 太阳能热能收集 [6] 和冷却 [17] 等。显然,优化此类被动装置中多孔材料的毛细管特性对于提高其整体性能至关重要:毛细管特性差可能导致连续蒸发过程中干燥,并会严重限制可实现的最大装置尺寸。[18] 因此,毛细管特性不佳会严重阻碍整个系统的生产率和可扩展性。被动能量转换装置通常使用非结构化毛细管材料(如纸或商用纺织品)作为移动工作流体的被动组件。[19] 然而,考虑到
摘要:制造密集包装的高位(HAR)垂直半导体纳米结构的强大过程非常重要,可用于微电子,储能和转换。制造这些纳米结构的主要挑战之一是模式崩溃,这是毛细管在制造过程中使用的许多基于溶液的过程造成的损害。在这里,使用一系列垂直硅(SI)纳米圆柱作为测试结构,我们证明,通过溶液相沉积方法可以大大降低图案崩溃,以用自组装的单层(SAM)涂上纳米柱。作为模式崩溃的主要原因是纳米圆柱之间的牢固粘附,我们系统地评估了具有不同表面能量成分不同的SAM,并且表面之间识别的H键构成的H键对粘附具有最大的贡献。解决方案相沉积方法的优点是可以在任何干燥步骤之前实现,这会导致模式塌陷。此外,在干燥后,可以在下一个制造步骤之前使用温和的空气治疗轻松去除这些SAM,从而将干净的纳米表面留在后面。因此,我们的方法提供了一种可轻松和有效的方法,以防止微型和纳米制动过程中干燥引起的模式塌陷。关键字:高敏感纳米结构,图案崩溃,毛细管力,硅烷,自组装单层
摘要:尼日利亚的功率基础设施以污染基于化石的电力系统污染。该国目前遭受急性电力短缺,使近40%的网格客户获得了低于其需求的不可靠和不一致的电力。太阳资源在该国的广泛潜力比许多欧洲国家都有巨大的潜力。尽管如此,尼日利亚的太阳能光伏(PV)安装容量可能会更好。本文介绍了与网格连接的10 kW,100 kW和1 MW PV系统的技术经济,环境和风险分析,用于尼日利亚阿布贾的三个客户段。发现,1 MW网格绑定的PV系统非常可行,以不到0.01 $/kWh的电力出口速率,对于固定轴系统而言,固定轴系统的总初始成本(TIC)不超过2000 $/kW,而两轴系统则为2600 $/kWH或更低。10 kW和100 kW的光伏系统仅在财务上可行,并带有财政激励措施。但是,对于固定的10 kW,2轴10 kW,固定的100 kW和两轴100 kW的系统,它们的最低额外费用为0.294、0.297、0.223、0.223、0.223和0.214 $/kWh,它们变得有利可图。
网状芯的渗透性对于各种应用都很重要,包括两相传热。然而,人们对单层、独立式网状芯(两侧都有液气界面)的渗透性的理解有限。本文提出了一种新颖且更简单的方法来确定独立芯的渗透性并将其应用于代表性网格。该方法包括通过升高来修改毛细管压力,并同时测量渗透性以确定渗透性-毛细管压力关系。当应用于经过表面清洁的平纹铜网时,发现渗透性随着去离子水的毛细管压力的增加而降低。本文提出了一种维度分析,以将此数据推广到具有类似编织和流体的其他网格尺寸。基于达西定律与测量数据拟合的解析函数的结合,对网格在应用中的行为进行了建模,并根据获得的毛细管压力-渗透率关系进行了参数研究,以研究液体在不同驱动压力、输送长度和液体粘度下通过网格的表观速度。这项研究为网格芯的输送特性提供了宝贵的见解,并可能应用于电子冷却、电化学设备和流体净化技术等领域。
毛细管驱动的微流体设备对现场分析具有重大兴趣,因为它们不需要外部泵,并且可以用廉价的材料制成。在毛细管驱动的设备中,由纸张和聚酯膜制成的设备最常见,并且已用于广泛的应用中。但是,由于毛细力是唯一的驱动力,因此很难控制流动,并且必须使用更改几何形状等被动流控制方法来完成各种分析应用。本研究提出了几种可在层压毛细管驱动的微流体设备中使用的新流量控制方法,以提高可用功能。首先,我们引入了可以停止并开始流动的推动阀系统。这些阀可以停止流动> 30分钟,并通过按下通道或将其他流体流动到阀区域进行打开。接下来,我们提出了Y形通道的流控制方法,以实现更多功能。在一个示例中,我们证明了准确控制浓度以创建层流,梯度和完全混合流的能力。在第二个示例中,通过调整入口通道的长度来控制主通道中的流速度。另外,随着入口长度的增加,流速度是恒定的。最后,检查了Y形装置中的流速与通道高度和流体特性(例如粘度和表面张力)的函数。与以前关于毛细管驱动通道的研究一样,流速受每个参数的影响。此处介绍的流体控制工具将为各个领域的低成本需求测定方法提供新的设计和功能。
毛细作用可用于将各向异性胶体粒子引导到精确位置,并通过使用界面曲率作为施加场来定向它们。我们在实验中展示了这一点,在实验中,界面的形状通过钉扎到不同横截面的垂直柱上而形成。这些界面呈现出明确定义的曲率场,可沿复杂轨迹定向和引导粒子。轨迹和方向由理论模型预测,其中毛细作用力和扭矩与高斯曲率梯度和与曲率主方向的角度偏差有关。界面曲率在尖锐边界附近发散,类似于尖锐导体附近的电场。我们利用这一特性在优选位置诱导迁移和组装,并创建复杂结构。我们还报告了一种排斥相互作用,其中微粒沿曲率梯度轮廓远离平面边界壁。这些现象在微粒子和纳米粒子的定向组装中具有广泛的用途,在制造具有可调机械或电子性能的材料、乳液生产和封装方面有潜在的应用。
EEV) 具 有流量调节范围大 、 反应迅速 、 控制精确等特点 [9] , 在定频机组中的应用愈发受到关注 [10] 。 郝文洋 等 [11] 利用电子膨胀阀代替毛细管作为恒温恒湿箱的 节流装置进行实验研究 , 发现改进后箱体温湿度控制
1土耳其伊斯蒂尼大学医学院医学院医学系医学系; oyku.geyik@istinye.edu.tr 2分子癌研究实验室(Isumcrc),伊斯蒂尼大学,伊斯坦布尔34010,土耳其; eulukaya@istinye.edu.tr 3核心研究与预防研究所(ISPRO)核心研究实验室,意大利佛罗伦萨50139; giulia.anichini@gmail.com 4医学系医学系医学院,伊斯提尼大学,伊斯坦布尔34010,土耳其5号,55139佛罗伦萨大学佛罗伦萨大学实验与临床医学系,意大利佛罗伦萨 *通信 *通信 *通信:Fabio.marra@uniifirf.it(f.uniifif。 ); chiara.raggi@unifin );电话。 : +39-05-5275-8128(F.M. ); +39-05-5275-8128(C.R.) †这些作者为这项工作做出了同样的贡献。 ‡这些作者对这项工作也同样贡献。1土耳其伊斯蒂尼大学医学院医学院医学系医学系; oyku.geyik@istinye.edu.tr 2分子癌研究实验室(Isumcrc),伊斯蒂尼大学,伊斯坦布尔34010,土耳其; eulukaya@istinye.edu.tr 3核心研究与预防研究所(ISPRO)核心研究实验室,意大利佛罗伦萨50139; giulia.anichini@gmail.com 4医学系医学系医学院,伊斯提尼大学,伊斯坦布尔34010,土耳其5号,55139佛罗伦萨大学佛罗伦萨大学实验与临床医学系,意大利佛罗伦萨 *通信 *通信 *通信:Fabio.marra@uniifirf.it(f.uniifif。); chiara.raggi@unifin);电话。: +39-05-5275-8128(F.M.); +39-05-5275-8128(C.R.)†这些作者为这项工作做出了同样的贡献。‡这些作者对这项工作也同样贡献。
触发阀Jodie C. Tokihiro,1英格丽·罗伯逊(Ingrid H.华盛顿西部西雅特市的351700箱351700,美国2 G. Ciamician化学系,意大利博洛尼亚大学3号,356510 NE Pacific Street泌尿外科。华盛顿大学的工程,352600,华盛顿州西雅图,98195 * *共同对应的作者摘要(163/200个或更少)触发阀是毛细管驱动的微流体系统的基本特征,可在毛细管驱动的微流体系统中停止以突然的多态性扩张和释放流体在Orthogonal频道中流动时的流动流体。该概念最初是在闭路毛细管电路中证明的。我们在这里显示触发阀可以在开放的频道中成功实现。我们还表明,可以将一系列的开放通道触发阀与主通道旁边或相对,从而产生分层的毛细管流。,我们根据平均摩擦长度的概念开发了一个用于触发阀的流动动力学的封闭形式模型,并成功地针对实验验证了该模型。对于主要信道,我们根据泰勒 - 阿里斯分散理论以及在渠道转弯中讨论了分层流动行为,并考虑了院长的混合理论。这项工作在自动微流体系统中具有潜在的应用,用于生物传感,居家或护理点样品制备设备,用于3D细胞培养的水凝胶构图以及An-A-A-ChIP模型。关键字:摩擦长度,触发阀,流体动力学,开放的微流体,毛细血管微流体,停止阀简介微流体设备精确地通过小通道移动流体,并且可以使用表面张力效应(毛细管力(毛细管力)(毛细管力),并通过通道化学和表面化学来实现自私自利的操作和自我监管的操作。毛细血管微流体通过自发毛细血管流(SCF)1-3驱动,并通过利用在设备体系结构中编码的毛细管力来执行定时的多步骤过程,而无需外部触发器(例如,按下按钮,按下一个按钮,对电气信号进行编程或其他用户活动)。4–6个触发阀(TGV)是使自主毛细管驱动的主要几何特征/控制元素之一。TGV是修改的被动停止阀,该停止阀将限制的液体释放在正交通道中毛细管驱动的另一个或类似液体的毛细管驱动流动上的限制液体(图1A)。这些瓣膜广泛用于各种闭合通道诊断应用中,例如用于细菌,抗体和蛋白质检测抗体或蛋白质检测的免疫测定以及实时细胞染色。7–10使用封闭通道TGV有大量的理论,实验和应用工作。7–19虽然将TGV扩展到打开微流体系统的概念是简短引入的,但需要更深入的理论发展和实验验证。
在研究应用程序方面,3D打印为实现具有高结构控制的材料提供了许多有趣的途径。此外,对微型制造的需求不断增加,并且希望在(子)微米尺度上构造材料的愿望驱动了微型和纳米印刷技术的发展。在其中,两光子聚合(2pp)3D打印是一种直接激光写作(DLW)技术,可在100 nm范围内提供精美的空间分辨率。[7]然而,这种微型的作用是以减少可打印材料的选择为代价,通常是少数有机墨水和photosistists。[8-11]尽管取得了巨大进展,但仍有重大挑战。在特定的情况下,在单个微观印刷过程中,多种和不同材料(例如有机和无机材料)的整合和精确地点目前难以捉摸;一些示例包括通过沉积和/或电镀过程在光震抗菌中的纳米颗粒分散。[8,12,13]但是,这些方法不能对不同材料的定位进行微米空间控制,而这些材料的定位只有有限的可能选择范围。尽管如此,无机和有机,硬和软组件,动态和静态材料的组合将使许多新的研究方向(例如,将其用于超材料)。相反,具有预先微观结构控制的复杂2D和3D材料是粒子合成和组装领域的大量努力的核心。[14]此外,例如,对于微型机器人来说,设备的微型化可能要求印刷结构的不同部分执行不同的功能,例如驱动,传感或结合,因为它在较大的尺度上可以使用,或者可以简单地将多个功能组合在单个设备中。胶体合成路线提供了大量不同材料的颗粒,具有精致的形状和功能。然而,由于需要以非常微妙和精确的方式控制相互作用的必要性,因此它们在大规模结构中提出了问题,并且仅在少数情况下才能实现成功。[15,16]此外,