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弯曲模量：提高1倍；
冲击强度：提高2倍；
热变形温度：提高15℃
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外观
机芯
一些印在纸张上的声音条码
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油罐采用光纤周界安防系统示意图图为采用光纤周界系统的军用基地
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微流控技术制备多维纳米氧化锌及其应用进展
于佳;杨茜;章亚东
【期刊名称】《现代化工》
【年(卷),期】2024(44)2
【摘要】重点介绍了在微反应器中不同的反应条件对纳米ZnO形貌和粒径的影响,回顾了集成纳米ZnO的微流控器件在生物传感、催化降解和生物分离领域的具体应用,并简述了微反应器在ZnO量产方面的应用。
分析表明,微流控技术为具有特定形态和功能化的ZnO纳米材料的开发提供了新的途径;同时,三维纳米ZnO的合成丰富了纳米材料的多样性。
目前的研究工作主要集中在实验室内,对于放大生产所面临的产品变质和成本高等问题还有待研究者们解决。
【总页数】5页(P76-80)
【作者】于佳;杨茜;章亚东
【作者单位】郑州大学化工学院;郑州大学济源研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ132.4
【相关文献】
1.液滴微流控技术制备功能型微球的研究进展
2.微流控技术制备荧光纳米材料研究进展
3.微流控系统制备金属纳米催化剂研究进展
4.微流控技术制备微纳米DAAF 及其表征
5.微流控技术在纳米药物载体制备中的应用
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专 论高聚物从高弹态到流体态的转变钱人元 于燕生*(中国科学院化学研究所分子科学中心 北京 100080)编者的话 本文系已故著名高分子物理学家和我国有机固体研究的奠基人、中国科学院院士钱人元先生的遗作。
他在病危期间于病榻上嘱咐夫人于燕生博士把本文整理后交本刊发表。
2007年是钱先生诞辰90周年,本刊特刊发此文以示纪念,并对先生生前对本刊的关爱表示衷心的感谢。
对于燕生博士不负重托和对本刊的支持,表示诚挚的谢意。
*联系人Email:qi anyu@摘 要 将高聚物由高弹态转变为流体态的转变温度命名为流动温度T f ,该转变温度与高聚物分子量密切相关。
在高聚物从高弹态转变为流体态的研究中,由于T l,l 的概念忽视对高聚物分子量的依赖性,因此采用T f 的概念更为合理。
本文对高聚物的流动温度T f 的讨论涉及高聚物温度-形变曲线、高弹态温区、高聚物熔体剪切粘度。
从高聚物凝聚态观点来看,高聚物熔体中凝聚缠结网络中的凝聚结点是分子链的局部向列相互作用使链单元间产生平行凝聚而形成的,而高聚物从高弹态到流体态的转变正是反映了高聚物熔体中凝聚缠结网络的物理交联点,即凝聚结点状态的变化。
高聚物熔体可以流动,说明熔体中凝聚网络中的凝聚结点至少是可以在瞬间内打开的,升温使凝聚结点的解凝聚状态存在的时间加长,凝聚状态存在时间减短,当升高到某一温度时,在凝聚结点解凝聚状态的时间内,分子链通过内旋转使质量中心在外加力的方向上可以发生位移,此时高聚物从高弹态转变为流体态,而此时的温度就是流动温度T f 。
对高聚物流体弛豫网络的研究,是一个很有前景的研究课题。
关键词 高聚物 高弹态 流体态 流动温度T f 凝聚缠结网络Transition from a Rubbery Elastic State to a Fluid State ofPolymerQian Renyuan Yu Yansheng *(Center for Molecular Science,Institute of Chemistry,Chinese Academy of Sciene,Beijing 100080)Abstract On increasing the temperature of polymer a transi tion from a rubbery elastic state to a fluid s tate couldoccur.The transi tion temperature is termed the fluid temperature of the polymer,T f ,which has direct relati on with thepolymer molecular weight.As one of polymer parameters,special atten tion to T f should be paied for polymer processing.Inresearches on the transition of polymer from a rubbery elastic state to a fluid state the concept T f would be more reasonableand more effectve than the concept T l,l because it is neglected in the concept T l,l that the molecular weight of polymer haseffects on the transition.In this paper the fluid temperature of polymer,T f ,is involved in the characters of polymer,such asthe curve of deformation -temperature,rubbery elastic state and shear viscosity of melt.From the viewpoin t of cohesional stateof polymer the transition of polymer from a rubbery elastic state to a fluid state responds to destructi on and construction of thecohesional entanglement network in the polymer.The relaxing net work of polymer melt would be worthy to be considered asan object of study.Keywords Polymer ,Rubbery elastic state,Fluid s tate,Fluid transition temperature T f ,Cohesional entanglmentnetwork固态非结晶性高聚物的分子凝聚态在升温或在不良溶剂中从溶胀到溶解的过程中,由于温度或溶剂的解凝聚作用,发生从玻璃态到高弹态再到流体态的转变[1,2]。
基于液晶高分子的光响应智能形变材料俞燕蕾（复旦大学材料科学系基于液晶高分子的光响应智能形变材料俞燕蕾,复旦大学材料科学系,智能材料简述智能材料按照其材质的不同大体上可以分为金属类智能材料、无机非金属类智能材料以及智能高分子材料。
智能高分子材料与金属类智能材料和无机非金属类智能材料相比，具有较多的优越性能，比如，质轻、价廉、可加工性能优良，而且有机分子的结构上较容易接入各种功能性的官能团，可以丰富材料的功能，拓宽其应用范围。
智能高分子材料的品种多、范围广，包括智能凝胶、智能高分子膜材、智能纤维、智能粘合剂、智能药物缓释体系等。
其外界环境的刺激方式主要有力、热、光、电、磁、化学环境等。
材料的响应方式也多种多样，主要有几何尺寸(形状)的改变、颜色的变化、电流的感应、电阻的变化，以及表面浸润性改变等。
在诸多的响应形式中，光响应高分子材料因利用了光能特有的环保性、远程可控性、瞬时性等优异特性受到了较多的关注。
图1.偶氮苯光异构化及其液晶体系的光化学相转变示意图通过合理的设计，光响应高分子材料能够在光的作用下发生某些化学或物理反应，产生一系列结构和形态变化，从而产生光致形变或具有形状记忆功能。
这类材料在光的刺激下会有几何尺寸(形状)的改变，材料在尺寸变化过程中产生宏观运动，也即产生了机械能。
机械能是可以直接利用的一种能源方式，可以对我们的生产和生活产生直接的影响。
机械能的产生也使得各种自动装置以及器件的制备成为可能，因此光致形变高分子材料及其柔性器件的开发和应用成为了各国的研究热点，在人工肌肉、微型机器人、微泵、微阀等领域有着广泛的应用前景。
发展迅猛的光致形变液晶高分子材料早在1966年，Merian等人通过在尼龙细丝编织物中添加生色团小分子，利用其光致异构产生的分子结构与形态变化，获得了具有光致收缩性能的高分子材料，然而其收缩率仅为0.1 % 。
在后来的20年中，研究人员通过添加不同的生色团分子以及将其引入高分子主链或侧链的方式加以改进，然而收缩率始终没有超过2%，以至于上世纪八十年代后极少有相关的报道出现。
实用信息
今日信息报/2003年/09月/26日/第003版/
我国新型高分子液晶材料研发获重大突破
一种光响应式可弯曲新材料在复旦年轻讲师、留日博士俞燕蕾手中诞生了。
据悉,近年来,随着机器人、人工肌肉等研究领域的发展,具有弯曲形变能力的材料受到关注。
但这些材料大都集中于电致弯曲,具有形变速度快特点的光响应式可弯曲材料因其开发上的难度而无人问津。
俞燕蕾利用含偶氮苯色素的高分子液晶材料对偏振光选择吸收的特性,实现了技术上的突破。
通过改变偏振光的偏振方向等技术精确地控制薄膜的卷曲方向,使其可以沿着任意的方向进行卷曲。
这种卷曲的过程可以反复实现而薄膜不会出现疲劳现象。
该材料的功能完全由光来控制,不需要任何电池、电动机、齿轮等的介入,可以应用于微型机械的驱动装置、小型医疗器械等开发上,同时光在远程控制上的优越性使得该材料在航空和国防等领域也具有极大的应用潜力。
让细胞膨胀8000倍！耶鲁团队革命性发明，肉眼也能看清细胞2023-02-01 08:56·邱志远大夫原创学术经纬我们通过眼睛窥见世间万物，但人眼的分辨率终究是有限的。
我们可以看清窗户上的一只蚂蚁，但却看不到组成这只蚂蚁的一个个细胞。
好在，显微镜的出现让我们开始接触细胞层面的微观世界；而探索更细微的核糖体、微管等超微结构，则需要更先进的高分辨率荧光显微镜与电子显微镜。
在这样的背景下，接下来的这段设想简直是不切实际：一枚直径40微米的普通细胞，我们用肉眼就能看清基本结构；同时，普通的光学显微镜也能“平替”那些昂贵的仪器，研究其中的超微结构特征。
但科技的发展，就是实现一个个“不可能”的过程。
现在，耶鲁大学细胞生物学教授Joerg Bewersdorf带领团队，为我们表演了一场放大细胞的“魔术”。
通过对细胞的“膨胀-染色”两步改造，细胞体积被放大至少8000倍，变得肉眼可见，并且普通显微镜能够看清细胞的超微结构。
这项新技术带来的不仅是视觉奇观，还有望将前沿的生物学研究带到更广泛的地区。
▲通过最新研究的不透明显微成像技术，我们可以用肉眼看见细胞结构（图片来源：Ons M’Saad）这项突破的起点，要从2015年的一项研究说起。
当时，作为开创了光遗传学领域的先驱之一，麻省理工学院的Edward Boyden教授在《科学》杂志上发表了另一项开创性的新发明：膨胀显微成像技术（Expansion Microscopy）。
这项技术首先在聚阴离子水凝胶的帮助下，将荧光标记的生物样本放大；接下来利用荧光显微技术观察放大后的样本。
这样一来，最终的放大倍数就是物理放大与显微镜光学放大倍数的乘积。
▲利用膨胀显微成像技术看见的小鼠脑组织（图片来源：参考资料[3]）在这项技术的基础上，Bewersdorf教授开始设想新的可能性。
以普通的海拉细胞为例，如果能够将细胞直径放大20倍，也就是细胞体积膨胀8000倍，那么理论上来说，肉眼就足以看见细胞的结构。
微通道内纳米流体传热流动特性目录一、内容描述 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状 (4)3. 研究内容与方法 (5)二、微通道内纳米流体传热理论基础 (6)1. 纳米流体概述 (8)1.1 定义与特性 (8)1.2 纳米流体的制备与性质 (9)2. 微通道传热理论基础 (11)2.1 微通道概念及优势 (12)2.2 传热基本理论 (13)三、微通道内纳米流体流动特性研究 (15)1. 纳米流体流动性质 (16)1.1 粘度特性 (16)1.2 流动性及流动阻力 (17)2. 微通道内纳米流体流动行为分析 (18)2.1 流动模式 (19)2.2 流动特性影响因素研究 (20)四、微通道内纳米流体传热特性研究 (22)1. 纳米流体传热性质 (23)1.1 导热系数 (24)1.2 热扩散系数 (24)2. 微通道内纳米流体传热行为分析 (25)2.1 传热模型建立 (26)2.2 传热性能影响因素研究 (27)五、微通道内纳米流体传热流动特性实验研究 (28)1. 实验系统搭建 (30)1.1 实验装置介绍 (31)1.2 实验操作流程 (32)2. 实验结果分析 (33)2.1 实验数据记录与处理 (34)2.2 实验结果讨论 (35)六、微通道内纳米流体传热流动特性数值模拟研究 (35)一、内容描述本篇论文深入探讨了微通道内纳米流体的传热流动特性，旨在揭示纳米尺度下流体与壁面之间的相互作用机制及其对传热效率的影响。
通过采用先进的实验技术和数值模拟方法，本研究对不同纳米颗粒尺寸、形状以及添加剂的纳米流体在微通道中的对流换热和热传导过程进行了系统的研究。
论文首先介绍了纳米流体的基本概念和特性，以及微通道在热传递领域的应用背景。
通过实验观察和数值模拟，详细分析了纳米颗粒尺寸和形状对流体对流换热系数的影响，揭示了纳米颗粒表面效应和颗粒间的相互作用对传热过程的作用机理。
论文还探讨了添加剂对纳米流体传热性能的改善作用，特别是表面活性剂和金属纳米颗粒对对流换热和热传导的显著增强效果。
Nature主刊发表我系俞燕蕾教授团队全新概念光控微流体新技术 ...
在一块几平方厘米大小的芯片上集成生物和化学领域所涉及的基本操作单元，通过微流控技术完成不同的生物或化学反应过程，并对其产物进行分析，是对近年来日趋热门的芯片实验室功能概述。
理想中，芯片实验室能够实现包括医疗检验在内的多种用途，其发展或将带来检测等仪器的家庭化、普及化。
要实现这一设想，微流控系统的简化势在必行。
2016年9月8日，我系俞燕蕾教授团队关于光控微流体领域的最新研究成果：Photocontrol of fluid slugs in liquid crystal polymer microactuators （Nature，2016，DOI 10.1038/nature19344）于《自然》（Nature）杂志发表。
这个平均年龄仅29岁的年轻科研团队，突破了微流控系统简化的难题，创造性地采用自主研发的新型液晶高分子光致形变材料，构筑出具有光响应特性的微管执行器，可通过微管光致形变产生的毛细作用力，实现对包括生物医药领域常用液体在内的各种复杂流体的全光操控，令其蜿蜒而行甚至爬坡，仿若具现了
微尺度下的神奇驭“水”本领。
该文章第一作者为我系博士吕久安，通讯作者为俞燕蕾教授，我系校友、北京大学教授陈尔强参与协作。
研究工作得到国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目、上海市优秀学术带头人计划共同资助。
研究成果已申报中国发明专利和国际PCT专利。
驱动新机制光致形变令毛细作用力显“神通”
微量液体传输是涉及诸多领域的重要问题。
诸如昂贵液体药品的无损转移、微流体器件与生物芯片中的液体驱动等，都与之直接相关。
近年来，伴随微流体芯片的自身尺寸不断缩小，功能单元数量日益增多，相应的外部驱动设备和管路越来越复杂和庞大。
微流控系统的进一步简化成为制约微流体领域发展的瓶颈问题，亟待从根本上提出创新性的微流体驱动新机制。
▲ 光控微量液体
据吕久安介绍，可以精密聚焦，并能够做到非接触控制的光，恰以其如上特点成为了在微流体芯片上进行微小尺度的流体操控的上选。
然而，已报道的光控液体运动或多或少存在限制。
譬如，利用光诱导的马兰戈尼效应操控微量液体，需要向样本添加光响应化合物，样本污染在所难免；利用激光照射液体产生的热能进行操控，可能因温度变化而影响其在生化领
域的应用；利用光诱导的表面润湿性梯度操控微量液体，则只适用于少数特定液体，且仅可做短程直线运动，无法满足实际需求……驱动路径单一、驱动距离短、可驱动液体种类有限是现有光控微流体技术的主要缺陷。
可以说，适用性广泛的光控微流控技术仍有很大的探索空间，亟待继续研发。
俞燕蕾教授团队长期从事液晶高分子材料及其光致形变性能的研究。
立足于相关丰富经验，利用微管光致形变产生毛细作用力成为了该团队创新液体驱动机制、突破现有机制限制的基本方向。
润湿的液体能够在轴向不对称毛细作用力驱动下，自发向锥形毛细管的细端移动。
脱胎于该条原理，团队别出心裁地设计构建出一种管径可在常用LED可见光源刺激下发生不对称变化的微米尺度液晶高分子微管执行器，兼具流体通道和驱动泵的双重功能。
通过由管径变化所诱发的毛细作用力变化，利用光来操控微管中液滴运动的“神通”得以以一种与过往全然不同的方式实现。
仿生设计从动脉血管到新一代液晶高分子材料
传统的微流体器件通常采用硅材料、玻璃等非响应性材料构建。
由这些材料构筑的微流体器件需要连接许多外部驱动设备来完成微量液体的操控。
而以往
报道的液晶高分子材料多为交联液晶高分子，化学交联网络的存在又使得这些材料不溶不熔，无法满足三维立体形状执行器的实际加工需要。
如何设计一种加工性能优越、能够制成微管执行器的新型液晶高分子材料？在明确液体驱动机制后，这一问题曾一度成为俞燕蕾教授团队思考的重心。
▲ 设计管状微型执行器
通过向自然界“取经”，团队留心到，生物动脉血管管壁因其层状结构的存在，可承受高达2000毫米汞柱的压强，可谓异常坚韧。
受此启发，仿生设计一种全新结构的线型液晶高分子材料最终成为问题的解决之道。
通过开环易位聚合法，团队成功制备出超高分子量的新型光致形变液晶高分子材料。
这种线型液晶高分子没有化学交联结构，兼具优良的溶液和熔融加工性能，并可自组装形成类同于生物动脉血管的纳米层状结构，拥有良好的机械性能。
其断裂伸长率可达传统交联液晶高分子的100倍，能够以简便的溶液加工法制成多种形状，是新一代高性能液晶高分子光致形变材料。
采用该材料，俞燕蕾教授团队已成功构筑直形、Y形、S形及螺旋形自支撑微管执行器，可用于在光照条件下操控不同类型的液体运动。
多领域应用具有开创性意义的系统简化方案
基于在微流体器件构筑材料及驱动机制两方面的创新，俞燕蕾教授团队的研究成果有效克服了现有光控微流体技术的不足。
水溶液、血清蛋白溶液、细胞培养液、乙醇、植物油、汽油……其设计构筑的微管执行器可以实现对各种极性和非极性液体、复杂流体，甚至是生物样品输运的光控，可谓是一种全新概念的微流控技术。
利用该技术，通过改变光照条件就能够精确控制液体运动的方向和速率（高达 5.9 mm s-1），实现以往无法完成的长程运动（在直径为0.5 mm的微管执行器中连续驱动微量液体运动超过50 mm），甚至可以使微量液体搅拌、融合、克服重力爬坡，及产生S形和螺旋形运动轨迹。
国外同行专家对此给出了“超越现有的微流体操控技术，是具有真正开创意义的优秀成果（Superior to all existing technologies; very nice piece of work with real openings）”的评价，并对其未来应用前景予以了充分肯定，称这项技术必将引起众多领域科学家的广泛兴趣。
俞燕蕾教授表示，作为一项基础性研究，该微管执行器有望在生物医药设备、生化检测分析、微流反应器、芯片实验室等诸多领域“大施拳脚”，应用价值相当可观。
以生化检测分析为例，液体的反应、分
离、纯化或都可以通过该微管执行器完成。
至为重要的是，在实现相应功能之余，微管执行器还能为微流控系统“瘦身”。
当光源成为操控手段，外接驱动设备不再必要，大幅度系统简化成为可能。
芯片实验室的高度集成化追求有希望借助其力量迈出崭新的一步。
本周Nature杂志将报道光控毛细管可以驱动各种类型的液体沿着曲径运动，甚至可以驱动液体爬坡。
这类细小的管子可以用于生物医用设备、微泵等技术领域。
操控微量液体进行反应和分析的系统在许多实验室的研究中至关重要，并在很多领域展现出重要的实际应用价值。
光能可以被用来激发液体运动，但是现有的光控技术存在驱动路径单一、驱动距离短，以及可驱动液体种类有限等缺陷。
俞燕蕾教授研究团队受动脉血管的结构，特别是其强度以及改变形状来泵血的能力所启发，设计了一种光控管状系统。
微管受到光照时会产生形变，这种外形的变化驱动液体以可控的速率和方向进行长距离的运动。
该体系能驱动液体产生S形和螺旋形运动轨迹，这在以往报道的封闭微通道中是无法实现的。
微管可操控各种类型的液体和混合物，包括乳化
液、汽油等复杂流体，这是现有的光驱动方法无法操控的。
该体系还拥有操控生物医用领域常用液体的功能，例如细胞悬浊液和缓冲溶液，预示其可用于芯片实验室领域。
