通过开放式细胞设计,阴极与空气的必要连接与开发挑战有关。首先,Li金属是用水爆炸性反应性的,因此需要非水电。此外,还需要通过阳极侧的空气渗透性但无水电解质来避免湿度。因此,大多数研究都是在完全非水系统上进行的,其中有机电解质在阳极和阴极侧使用。但是,有机元素会面临自己的挑战。由于大多数气体扩散电极(GDE)是针对与聚氟乙烯(PTFE)的水基电解质优化的,因为无氧/疏水性粘合剂是必需有机电解质与这些GDE相互作用的理解。多孔系统内部的未润湿区域对于提供多个三相接触点至关重要,其中存在气体,电解质和活性材料。液体用薄膜覆盖活性区域,以确保离子传输到活跃部位,而未耶和华的区域则确保适当的气体传输到活跃区域。图1显示了PTFE附近的水基电解质膜的示意图,以及电流密度如何与电极表面上的液体膜厚度相关。在PTFE附近,仅形成薄薄的液体膜,阻碍了离子传输(橙色区域)。在另一侧,带有厚电解质层,甚至被淹没的孔氧气向活性侧的扩散受到长的扩散路径(黄色区域)的阻碍。液体中缓慢的氧扩散导致浓度增加电势。在这两个区域之间,离子传输和氧扩散长度之间的最佳平衡得出的最大电流密度(绿色区域)。如果使用具有优质润湿特性的电子,则绿色区域中的三相区域将减少,并且多孔系统表现出较低的电化学性能。实际上是完全洪水的电极,几乎所有活性位点都覆盖着液体的较低性能。[2]此问题尤其是针对低表面张力的有机液体。[3] Wagner等人研究了缓慢增加电解质渗透的影响。对于碱性燃料电池,他们观察到PTFE的分解,因此在多孔系统内部疏水区域丧失。这减少了三相边界的厚度,在5000 h
许多研究表明,激光纹理化之后,新处理过的金属表面由于存在微/纳米结构而呈现亲水或超亲水状态[3–5]。当激光纹理化表面较长时间暴露在环境空气中时,可以观察到润湿性从超亲水性转变为超疏水性[5–10]。因此,激光纹理化的金属表面在环境条件下储存时可实现超疏水性。不同金属的转化时间不同。例如,经纳秒激光纹理化的铜或黄铜需要大约 11–14 天才能变为超疏水[11,12]。Jagdheesh 等人[13]报道,激光烧蚀铝的润湿性转化需要大约 40 天。而飞秒激光烧蚀不锈钢的润湿性变化比其他金属需要更长的时间(52–60 天)[14,15]。
生物医学应用的材料选择通常基于其本体特性。由于材料的表面特性通常不符合生物相容性,因此采用了两种不同的方法:改性本体材料或涂覆涂层。本体材料的改性包括加入添加剂或使用复合材料来提高生物相容性。这种方法主要用于可生物降解材料的开发 [3]。另一种选择是对材料进行涂层处理。生物医学应用中通常使用不同类型的涂层。这样的例子有体内和体外使用的不同聚合物材料,这些材料涂有亲水涂层 [4],承重金属植入物需要表面涂层来改善其与周围组织的相互作用 [5]。
六角硼硝酸盐是一种具有出色特性的2D材料,例如较大的带隙,高热和化学稳定性,透明度以及高氧化和耐腐蚀性。这些特性使H-BN成为用于开发晚期涂料的合适候选者。然而,对于其他纳米材料,调整和控制H-BN的性质是将其应用于多个领域的基本关键。此处,当超声液化在不同溶剂(例如异丙醇(IPA),二恶英(DX),N-甲基吡咯酮(NMP)(NMP)和Dimethyl formamide(DMF)的不同溶剂中,H-BN的润湿性能被超声清液剥落。通过测量沉积在二氧化硅上的H-BN薄膜的水接触角(WCA)来确定不同H-BN材料的润湿特性。对于每个样品,观察到不同的接触角,不同的WCA值是通过仅通过在去角质过程中改变溶剂而获得的薄膜表面的结构和粗糙度的差异来解释的。这些表面特性通过视频和透射电子显微镜(TEM)以及原子力显微镜(AFM)表征。
摘要对液体与二维(2D)材料之间相互作用的全面了解对于从液体细胞显微镜到Hydredrovoltaics的操作,转移和组装的2D材料的操纵,转移和组装至关重要。本综述通过调查悬浮2D材料的固有润湿性以及底物支持的2D材料的明显润湿性来讨论这种相互作用,最近通过水接触角(WCA)实验揭示了这两种材料。我们讨论可能影响明显WCA的重要因素,包括薄膜弹性,表面污染以及底物下方的微观结构和电子状态。我们还讨论了一些微观级别的见解,这些见解最近通过光谱特征和表面能量测量提供了最近提供的。通过讨论表征2D材料与液滴之间相互作用的最新实验进步,该评论旨在激发未来的理论进步,能够揭开在2D材料系统中观察到的复杂且偶尔矛盾的润湿行为。
在 PC 行业中,网络制造生态系统(本文中也称为“网络系统”)旨在通过让对 EWOD 设计、制造和操作知之甚少的人们利用数字微流体作为便捷的液体处理平台来推动数字微流体领域的发展。...................... 52
通过开放式电池设计将阴极与空气连接起来的必要性与开发挑战有关。首先,锂金属与水反应剧烈,因此需要非水电解质。此外,需要通过透气但防水的膜和阳极侧的无水电解质来避免潮湿。因此,大多数研究都是在完全非水系统上进行的,其中有机电解质用于阳极和阴极侧。然而,有机电解质面临着自身的挑战。由于大多数气体扩散电极 (GDE) 针对水基电解质进行了优化,并使用聚四氟乙烯 (PTFE) 作为非润湿/疏水粘合剂,因此了解有机电解质如何与这些 GDE 相互作用是必要的。多孔系统内的非润湿区域对于提供存在气体、电解质和活性材料的多个三相接触点至关重要。液体用薄膜覆盖活性区域,确保离子传输到活性位点,而非润湿区域确保气体正确传输到活性区域。图 1 显示了 PTFE 附近的水基电解质膜的示意图,以及电流密度与电极表面液膜厚度之间的关系。在 PTFE 附近,仅形成一层薄液膜,阻碍了离子传输(橙色区域)。在电解质层较厚或孔隙被淹没的另一侧,氧气向活性侧的扩散受到长扩散路径的阻碍(黄色区域)。液体中氧气扩散缓慢会导致浓度过电位增加。在这两个区域之间,离子传输和氧气扩散长度之间的最佳平衡可产生最大电流密度(绿色区域)。如果使用具有优异润湿性能的电解质,则绿色区域中的三相区域会减少,多孔系统的电化学性能会降低。最终,完全淹没的电极(几乎所有活性位点都被液体覆盖)会导致性能不佳。[2] 此问题尤其会出现在表面张力低的有机液体中。[3] Wagner 等人研究了缓慢增加电解质渗透的影响。对于碱性燃料电池,他们观察到 PTFE 分解,因此多孔系统内部疏水区域会损失。这降低了三相边界的厚度,5000 小时后电化学性能损失 12-15%
不同类型的液体固定表面,超疏水材料和涂料是良好的。有效的超疏水表面必须具有地形粗糙度和防水表面化学。微型或纳米乳状表面,通过微观图案制造,然后进行表面化学修饰[13,14],通常用于系统地探索超恐惧症的特性。但是,它们的织物需要在大规模应用上经济上可行的光刻过程。[15]为了克服这一问题,已经报道了用于预先处理超疏水表面和材料的众多替代解决方案。[16,17]中,通过喷涂沉积的涂料在工业和企业应用中都发现了市场。[15]然而,喷雾沉积过程和材料的随机性会导致涂层均匀性的变化,并带来了提供一致的高涂层质量的挑战。在很大程度上缺乏这些广泛使用涂层的润湿性能的系统定量评估,[18],可以使涂料程序和涂料配方的优化有益于优化。表面的润湿表征传统上是通过光接触角性测量法(CAG)进行的。[19]该技术在高度非润湿表面(例如超疏水涂层)上的准确性降低,在这些技术中,前进和退化的接触角的误差可以达到10°。[23][20–22]此外,人们普遍理解,这些测量不适合研究表面润湿性的空间异质性,因为几毫米的横向分辨率导致平均润湿性能在大面积上平均。
摘要:南美东南部(SE-SA)的夏季降雨趋势近几十年来一直受到关注,因为它们对气候影响的重要性。已经确定了多种驾驶机制的趋势,其中一些具有相反的影响。仍然不清楚每种机制对观察到的趋势有多大贡献,或者它们的联合影响将如何影响未来的变化。在这里,我们解决了第二个问题,并研究了CMIP6夏季SE-SA降雨对温室变暖的反应如何通过与南半球对偏远驱动因素(RDS)区域气候变化的大规模术语相关的机制来解释。我们发现,结合了四个RD的影响,可以很好地表示区域不确定性:表面变暖的热带上层对流层扩增,平流层极性涡流分解日期的延迟以及两个RD的延迟表征了公认的热带Pacifical Pacifial Pacific-pacific-pacific-ficifcsSt变暖模式。应用故事情节框架,我们确定了导致最极端干燥和润湿场景的RD响应的组合。尽管大多数情况都涉及润湿,但如果高对于对流层的热带热带变暖和早期的平流层极性涡流分解条件与低中心和东部太平洋的变暖相结合,则可能会导致SE-SA干燥。我们还展示了SE-SA区域框的定义如何影响结果,因为表征动力学影响的空间模式是复杂的,并且如果在聚集时不考虑这些影响,则可以平均降雨变化。本文的观点和相关方法适用于全球其他地区。