Жидкий шариль
Жидкие шарики представляют собой капли, не являющиеся накладными капли (обычно водными ), обернутыми микро- или нанометрически масштабированными гидрофобными , коллоидными частицами ( тефлоном , полиэтиленом , порошком ликоподиума , углеродным черным и т. Д.); Представление платформы для разнообразного химического и биологического применения. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Жидкие шарики также встречаются естественным образом; Таля преобразует капли медового роста в шарики. [ 4 ] Разнообразие неорганических и органических жидкостей может быть преобразовано в жидкие шарики. [ 3 ] [ 5 ] [ 6 ] Жидкие шарики демонстрируют упругие свойства и не объединяются, когда они слегка отскочивают или прижимаются. [ 6 ] Жидкие шарики демонстрируют потенциал в качестве микрореакторов, микроконтенторов для растущих микроорганизмов и клеток , микрофлюдиных устройств, и даже использовались в нетрадиционных вычислениях . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] Жидкие шарики остаются стабильными на твердых и жидких поверхностях. [ 1 ] [ 8 ] Сообщалось о статике и динамике катания и прыжков жидких шариков. [ 9 ] [ 10 ] Жидкие шарики, покрытые полидисперсом [ 6 ] и монодисперсные частицы были зарегистрированы. [ 11 ] Жидкие шарики не герметично покрыты твердыми частицами, но связаны с газообразной фазой. Кинетика испарения жидких шариков была исследована. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]
Межфазные водные шарики
[ редактировать ]Жидкие шарики впервые сообщили P. Aussillous и D. Quere [ 1 ] in 2001, who described a new method to construct portable water droplets in the atmospheric environment with hydrophobic coating on their surface to prevent the contact between water and the solid ground (Figure 1). Liquid marbles provide a new approach to transport liquid mass on the solid surface, which sufficiently transform the inconvenient glass containers into flexible, user-specified hydrophobic coating composed of powders of hydrophobic materials. Since then, the applications of liquid marbles in no-loss mass transport, microfluidics and microreactors have been extensively investigated.[15][16][17][18] Тем не менее, жидкие шарики отражают только поведение воды на границе с твердым воздухом, в то время как нет сообщений о поведении воды на границе с жидкостью жидкости, в результате так называемого каскадного явления коалесценции.
When a water droplet is in contact with a water reservoir, it will quickly pinch off from the reservoir and form a smaller daughter droplet, while this daughter droplet will continue to go through a similar contact-pinch off-splitting process until completed coalescence into the reservoir, the combination or summary of these self-similar coalescence processes is called coalescence cascade.[19] The underlying mechanism of coalescence cascade has been studied in detail but there has been mere attempt to control and make use of it.[20][21][22] Until recently, Liu et al. has filled this void by proposing a new method to control coalescence cascade by using nanostructured coating at the liquid-liquid interface, —the interfacial liquid marbles.[23]
Similar to liquid marbles at the solid-air interface, the interfacial liquid marbles are constructed on the hexane/water interface using water droplets with a surface coating composed of nanoscale materials with special wettability (Figure 2). To realize interfacial water marbles at hexane/water interface, the individual particle size of the surface coating layer should be as small as possible, so that the contact line between the particles and the water reservoir can be minimized; special wettability with mixed hydrophobicity and hydrophilicity is also preferred for the interfacial water marble formation. The interfacial water marble can be fabricated by firstly coating a water droplet with nanomaterials with special wettability, e.g. hybrid carbon nanowires, graphene oxide. Afterwards a secondary coating layer of polyvinylidene fluoride (PVDF) is applied onto the coated water droplet. The doubly-coated water droplet is then cast into the hexane/water mixture and eventually settled at the hexane/water interface to form the interfacial water marble. During this process, the PVDF coating quickly diffused into hexane to balance the hydrophobic interaction between hexane and the water droplet, while the nanomaterials quickly self-assembled into a nanostructured protective layer on the droplet surface through the Marangoni effect.
The interfacial water marble can completely resist coalescence cascade and exist nearly permanently at the hexane/water interface, providing that the hexane phase is not depleted by vaporization. The interfacial water marbles can also realize a series of stimuli-responsive motions by integrating the functional materials into the surface coating layer. Due to their uniqueness in both form and behavior, the interfacial water marbles are speculated to have remarkable applications in microfluidics, microreactors and mass-transport.
See also
[edit]- Pickering emulsion
- Spherification (culinary process)
References
[edit]- ^ Jump up to: a b c Aussillous, Pascale; Quéré, David (2001). "Liquid marbles". Nature. 411 (6840): 924–7. Bibcode:2001Natur.411..924A. doi:10.1038/35082026. PMID 11418851. S2CID 4405537.
- ^ Quéré, David; Aussillous, Pascale (2006). "Properties of liquid marbles". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 462 (2067): 973. Bibcode:2006RSPSA.462..973A. doi:10.1098/rspa.2005.1581. S2CID 136039083.
- ^ Jump up to: a b McHale, G; Newton, M. I (2015). "Liquid marbles: Topical context within soft matter and recent progress". Soft Matter. 11 (13): 2530–46. Bibcode:2015SMat...11.2530M. doi:10.1039/C5SM00084J. PMID 25723648.
- ^ Pike, N; Richard, D; Foster, W; Mahadevan, L (2002). "How aphids lose their marbles". Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 269 (1497): 1211–5. doi:10.1098/rspb.2002.1999. PMC 1691028. PMID 12065036.
- ^ Jump up to: a b Бормашенко, Эдвард; Бормашенко, Елена; Грини, Рим; Аарони, Хадас; Почему, Джин; Bins, Bernard P (2015). «Самопропульсия жидких шариков: Ledenfrost-подобная левитация, управляемая по потоку Марангона» Журнал физической химии c 119 18): 9910. Arxiv : 1502.0 ( BIBCODE : 2015ARXIV150204292B Doi : 10.1021/ acs.jpcc.5b0 S2CID 95427957
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый Bormashenko, Edward (2016). «Жидкие шарики, эластичные капли не придурки: от минираакторов до самопропульсии». Langmuir . 33 (3): 663–669. doi : 10.1021/acs.langmuir.6b03231 . PMID 28114756 .
- ^ Дрейпер, Томас С.; Фуллартон, Клэр; Филлипс, Нил; Костелло, Бен П.Дж. де Лейси; Адамацки, Эндрю (2017). «Жидкий мраморный взаимодействие для вычислений на основе столкновений». Материалы сегодня . 20 (10): 561–568. Arxiv : 1708.04807 . BIBCODE : 2017ARXIV170804807D . doi : 10.1016/j.mattod.2017.09.004 . S2CID 25550718 .
- ^ Wong, Cl.yhm Adda-Bedia M., Vella, D. (2017). «Необычные падения на жидких интерфейсах: от жидких шариков до Leidenfrost Drops». Мягкое вещество . 13 (31): 5250–5260. Arxiv : 1706.03959 . Bibcode : 2017smat ... 13.5250W . doi : 10.1039/c7sm00990a . PMID 28644495 . S2CID 32825677 .
{{cite journal}}: Cs1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ де Геннес, Пьер-Жиль; Брохард-Виарт, Франсуаза; Квере, Дэвид (2004). Капиллярные и смачивающие явления | Springerlink . Doi : 10.1007/978-0-387-21656-0 . ISBN 978-1-4419-1833-8 .
- ^ Supakar, T. (2017). «Динамика ударов капель с покрытием частиц». Физический обзор e . 95 (1): 013106. BIBCODE : 2017HRVE..95A3106S . doi : 10.1103/physreve.95.013106 . PMID 28208334 .
- ^ Li, Xiaoguang (Li Xiaoguang); 2017-12-25 Duyang ( ) ( Duyang ) . Zang 1.5010725 .
- ^ Фуллартон, Клэр; Дрейпер, Томас С.; Филлипс, Нил; Мейн, Ричард; Костелло, Бен П.Дж. де Лейси; Адамацки, Эндрю (2018-02-06). «Исследования испарения, жизни и устойчивости жидких шариков для вычислений на основе столкновений» (PDF) . Langmuir . 34 (7): 2573–2580. doi : 10.1021/acs.langmuir.7b04196 . PMID 29359941 .
- ^ Оои, Чин Хонг; Бормашенко, Эдвард; Nguyen, ANH V.; Эванс, Джеффри М.; Dao, Dzung v.; Nguyen, Nam-Trung (2016-06-21). «Испарение бинарной смеси с этанолом -водой сидячих жидких шариков». Langmuir . 32 (24): 6097–6104. doi : 10.1021/acs.langmuir.6b01272 . HDL : 10072/142813 . ISSN 0743-7463 . PMID 27230102 .
- ^ Дандан, Мерв; Эрбил, Х. Йилдирим (2009-07-21). «Скорость испарения графитовых жидких шариков: сравнение с каплями воды». Langmuir . 25 (14): 8362–8367. doi : 10.1021/la900729d . ISSN 0743-7463 . PMID 19499944 .
- ^ Карокин, Никита; Anyfantakis, manos; Морел, Матье; Рудиук, Сергия; Бикел, Томас; Бейгл, Дэмиен (5 сентября 2016 г.). «Световой транспорт жидкого мрамора с и против поверхностных потоков» (PDF) . Angewandte Chemie International Edition . 55 (37): 11183–11187. doi : 10.1002/anie.201603639 . PMID 27381297 .
- ^ Чжао, Ян; Клык, Цзянь; Ван, Хонсия; Ван, Xungai; Лин, Тонг (9 февраля 2010 г.). «Магнитные жидкие шарики: манипулирование каплями жидкости с использованием высоко гидрофобных наночастиц Fe3O4». Продвинутые материалы . 22 (6): 707–710. Bibcode : 2010Adm .... 22..707Z . doi : 10.1002/adma.200902512 . PMID 20217774 . S2CID 205234566 .
- ^ Арбатан, Тина; Ли, Лизи; Тянь, Джунфэй; Шен, Вэй (11 января 2012 г.). «Жидкие шарики как микробиореакторы для быстрого набора крови» . Усовершенствованные медицинские материалы . 1 (1): 80–83. doi : 10.1002/adhm.201100016 . PMID 23184689 .
- ^ Сарви, Фатмех; Джайн, Каника; Арбатан, Тина; Верма, Пол Дж.; Корри, Керри; Томпсон, Марк С.; Шен, Вэй; Чан, Пегги Пи (7 января 2015 г.). «Кардиогенез эмбриональных стволовых клеток с жидким мраморным микробиореактором». Усовершенствованные медицинские материалы . 4 (1): 77–86. doi : 10.1002/adhm.201400138 . PMID 24818841 . S2CID 27631842 .
- ^ Бланшетт, Франсуа; Бигиони, Терри П. (1 апреля 2006 г.). «Частичная слияние капель на жидких интерфейсах» . Природа Физика . 2 (4): 254–257. Bibcode : 2006natph ... 2..254b . doi : 10.1038/nphys268 .
- ^ Тороддсен, ST; Takehara, K. (июнь 2000 г.). «Каскад слияния капли». Физика жидкости . 12 (6): 1265–1267. Bibcode : 2000phfl ... 12.1265t . doi : 10.1063/1,870380 . HDL : 2142/112637 .
- ^ Klyuzhin, Ivan S.; Ленна, Федерико; Редер, Брэндон; Уэкслер, Адам; Поллак, Джеральд Х (11 ноября 2010 г.). «Упорные капли воды на водных поверхностях» . Журнал физической химии б . 114 (44): 14020–14027. doi : 10.1021/jp106899k . PMC 3208511 . PMID 20961076 .
- ^ Джери, Микела; Кешаварц, Баванд; МакКинли, Гарет Х.; Буш, Джон У.М. (25 декабря 2017 г.). «Тепловая задержка слияния капли» . Журнал жидкой механики . 833 : R3. Bibcode : 2017jfm ... 833r ... 3G . doi : 10.1017/jfm.2017.686 . HDL : 1721.1/112194 .
- ^ Лю, Ян; Чжан, Синью; Пойраз, Селькук; Чжан, Чао; Синь, Джон (15 марта 2018 г.). «Одноступенчатый синтез многофункциональных гибридных углеродных нанопроводов цинка-железа с помощью химического слияния для суперконденсаторов и межфазных водных шариков». ХЕМНАНАНАТ . 4 (6): 546–556. doi : 10.1002/cnma.201800075 . HDL : 10397/78424 .