项目名称: 改性纤维素微球包裹液体制备液体弹珠及其结构特性研究

项目编号: No.31470598

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 农业科学

项目作者: 吴慧

作者单位: 福建农林大学

项目金额: 86万元

中文摘要: 液体弹珠是利用具有低表面能的微/纳米颗粒包裹液体而制成的不粘湿液滴,在传感器、微流体转移、化妆品、微反应器、可控药物传送系统等领域有广泛的应用前景。本项目拟利用自然界丰富的可再生资源──纤维素为基本原料,对自然界中蚜虫等生物所制备的液体弹珠的结构特性进行仿生研究。采用反相悬浮法制备不同粒径大小和粒径分布的纤维素微球。合成特定功能的共聚物,对纤维素微球进行各种改性来构建理想疏水性的功能微球。用各种改性纤维素微球包裹不同表面张力的液体制取不同结构特性的液体弹珠,研究在静态和磁力驱动、水面漂浮、弹跳、压缩等动态条件下,改性微球在球形气──液界面上与液体的相互作用,阐明微球的微观结构、粒径大小、粒径分布及疏水性对液体弹珠稳定性的影响机制,探明纤维素作为基底材料制备液体弹珠的独特优势,为高稳定性和可操控性的液体弹珠和生物相容性超疏水界面材料的构建和应用提供现实依据和理论基础。

中文关键词: 纤维素;表面改性;表面与界面;界面结构;液体弹珠

英文摘要: Liquid marbles are liquid droplets that are encapsulated by micro- or nano-scaled solid particles with low surface energy. Since the apparent surface energy of liquid is decreased by the coverage of hydrophobic materials, the liquid marbles are non-wetting to the solid surfaces and maintain the spherical shape on a substrate without liquid leakage. Depending on the components of the surrounding particles, liquid marbles can be manipulated by external forces, such as gravity, electric field, and magnetic field. The unique morphologies and properties are providing liquid marbles increasing research interest for various potential applications in sensors, transport of microfluids, cosmetics, microreactors, and controlled drug delivery. In this proposal, bioinspired by the plant gall surface created by aphids, we aim to explore the liquid marbles prepared using cellulose, which is the most abundant natural polymer on Earth. The cellulose microspheres with various diameter and polydispersity will be prepared using an inverse suspension strategy. According to the surface properties of cellulose microspheres incorporated with Fe3O4, novel poly(DOPAm-co-PFHEA) and poly(DOPAm-co-OA) will be synthesized. After surface modification and functionalization with different chemicals, such as acetic anhydride, 1H,1H,2H,2H-perfluorooctyltriethoxysilane, n-octadecyltrimethoxysilane, Fe3O4/poly(DOPAm-co-PFHEA) and Fe3O4/poly(DOPAm-co-OA), the cellulose microspheres with different surface energy and functionality will be obtained. The liquid marble will be fabricated by dropping liquid to the hydrophobic powder and followed by gentle shaking. A wide range of liquids, such as water, glycerol and some ionic liquids, will be used to fabricate liquid marbles with different morphology and properties. The static and dynamic (manipulation by magnetic field, floating on water, bounce, and compress) behavior of liquid marbles will be performed systematically. The interaction between the microparticles and liquids at air-liquid interface, and the interaction between the microparticles in the shell will be studied in details. The effect of microstructures, size, polydispersity, and hydrophobicity of modified cellulose microspheres on the stability of liquid marbles will be demonstrated. The unique advantage of cellulose as the stating material to fabricate liquid marbles will be clarified. Our proposal for liquid marbles inspired by nature will provide a fundamental and theory insight into the preparation and application of controllable liquid marbles with high stability and biocompatible interface materials with ideal properties.

英文关键词: Cellulose;Surface Modification;Surface and Interface;Interface Structure;Liquid Marble

成为VIP会员查看完整内容
0

相关内容

基于深度神经网络的图像缺损修复方法综述
专知会员服务
25+阅读 · 2021年12月18日
专知会员服务
85+阅读 · 2021年8月8日
专知会员服务
34+阅读 · 2021年6月24日
专知会员服务
24+阅读 · 2021年4月21日
【经典书】线性代数元素,197页pdf
专知会员服务
55+阅读 · 2021年3月4日
量子信息技术研究现状与未来
专知会员服务
40+阅读 · 2020年10月11日
【实用书】Python编程,140页pdf
专知会员服务
41+阅读 · 2020年8月20日
【实用书】Python技术手册,第三版767页pdf
专知会员服务
234+阅读 · 2020年5月21日
【材料课堂】TEM复杂电子衍射花样的标定原理
材料科学与工程
39+阅读 · 2019年4月12日
Science:脂肪细胞外泌体对巨噬细胞发挥调节功能
外泌体之家
19+阅读 · 2019年3月7日
高分子材料领域的十大院士!
材料科学与工程
19+阅读 · 2018年9月18日
【材料课堂】EBSD晶体学织构基础及数据处理
材料科学与工程
34+阅读 · 2018年7月14日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
1+阅读 · 2022年4月20日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月19日
A Survey of Deep Learning for Scientific Discovery
Arxiv
29+阅读 · 2020年3月26日
小贴士
相关VIP内容
基于深度神经网络的图像缺损修复方法综述
专知会员服务
25+阅读 · 2021年12月18日
专知会员服务
85+阅读 · 2021年8月8日
专知会员服务
34+阅读 · 2021年6月24日
专知会员服务
24+阅读 · 2021年4月21日
【经典书】线性代数元素,197页pdf
专知会员服务
55+阅读 · 2021年3月4日
量子信息技术研究现状与未来
专知会员服务
40+阅读 · 2020年10月11日
【实用书】Python编程,140页pdf
专知会员服务
41+阅读 · 2020年8月20日
【实用书】Python技术手册,第三版767页pdf
专知会员服务
234+阅读 · 2020年5月21日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
微信扫码咨询专知VIP会员