Deformation af hydrogel, der bruges til at måle undertrykket af vand

Vand har uventet potentiale til at modstå en massiv strækkraft eller spænding på grund af dets indre sammenhængskraft. Under ekstrem spænding vil det hydrostatiske tryk af vandet vise sig som absolut negativt. Forståelsen af ​​en sådan unik termodynamisk ikke-ligevægtstilstand i fasediagrammet for vand er stadig sløret, hvilket har vakt en masse nysgerrighed i feltet. Ikke desto mindre, efter at botanikere først opdagede det i træernes xylem, kunne dette såkaldte undertryk af strakt vand designes til at generere ekstremt store trykforskelle. Det er blevet brugt i en række avancerede varme- og masseoverførselsapplikationer, herunder det syntetiske træ på chip til kontinuerlig vandudvinding, nanoporøse membraner med ultrahøje grænsefladevarmestrømme og så videre.

Forskere ved Wuhan University i Kina, ledet af prof. Kang Liu, udtænkte en kontaktfri optisk karakteriseringstilgang til præcist at detektere værdien af ​​negativt tryk i strakt vand, især i mikrofluidiske systemer. Denne metode forhindrer direkte kontakt med udstrakt vand og reducerer behovet for komplicerede målekomponenter. Deres idé er at starte med deformationen af ​​en hydrogeloverflade forårsaget af det ekstremt store undertryk, der akkumuleres i hydrogelens hulrum. Ved at etablere en forbindelse mellem undertryk i hydrogelhulrummene og deformationen af ​​hydrogeloverfladen kunne den nøjagtige værdi af undertryk udledes baseret på omfanget af deformation og de målte geometriske parametre for hydrogelhulrummene. Desuden beviser forskerne også dets yderligere potentielle anvendelser såsom kortlægning af undertrykket af en dynamisk strømning i mikrokanalen.

Forskningen blev offentliggjort i Grænser for optoelektronik . + Udforsk yderligere

Kombinerer turgordesign og elektroosmose for at skabe stærke og hurtige hydrogelaktuatorer