香港大學聯同法國巴黎-薩克雷大學的研究團隊,在流體力學範疇取得突破性進展,成功在雙水相系統中開發一種三維馬蘭戈尼物質傳輸體系。港大機械工程系教授岑浩璋表示,這能為開發革新性自動紡絲系統提供新思路。
馬蘭戈尼效應是物質在液體界面從低表面張力向高表面張力區域傳輸的現象,自然界中許多定向傳輸過程均源於馬蘭戈尼效應。近年的相關研究,主要聚焦於馬蘭戈尼效應驅動的液體鋪展及其生成圖案,以及液面下方溶液中的馬蘭戈尼對流。
研究團隊把液面的馬蘭戈尼效應與溶液的馬蘭戈尼對流有機結合,開發出一種持續式馬蘭戈尼傳輸系統。該系統的驅動力源於鹽(CaCl2)與表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉)相互作用而產生的表面張力梯度,傳輸過程在三維方向上進行,包括溶液底部液滴中的物質以絲狀物的形式向上方的液面傳輸、絲狀物在液面下方發生屈曲現象,以及絲狀物在液面展開形成費馬螺旋。該系統由聚乙二醇和葡聚糖水溶液組成,屬雙水相體系。
文章第一作者、團隊博士後研究人員肖陽說,研究沿用雙水相系統,這既可保障CaCl2於液滴與周邊溶液自由傳輸,亦具備潛在生物應用價值。
岑浩璋教授補充指,此系統既是處於傳遞式非平衡狀態,卻能輸出高度規整的費馬螺旋,「亦即是說,物質可從液滴以規律性方式傳輸至液面並且有序鋪展,為開發革新性自動紡絲系統提供嶄新思路」。
這次研究由港大機械工程系岑浩璋教授團隊及法國巴黎-薩克雷大學Neil Ribe教授團隊的共同研究,結果已於學術期刊《自然-通訊》發表。@
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