科學研究

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醫學部生物醫學工程學院張會生教授團隊孔湉湉博士在《PNAS》雜志發表研究論文

發布時間:2018-06-13

近日,深圳大學醫學部生物醫學工程學院張會生教授團隊孔湉湉博士在國際知名期刊《美國科學院院報》(Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS)上以研究長文形式在線發表了題為“Dynamic regimes of electrified liquid filaments”的原創研究成果,揭示了帶電射流的多種不穩定性現象的聯系和底層機理,并通過理論模型和尺度分析得到了帶電射流各流態之間動態聯系的相圖。論文的第一作者和共同通訊作者為孔湉湉博士,普林斯頓大學的Howard A. Stone教授和香港大學岑浩璋教授為共同通訊作者,深圳大學為第一作者及通訊作者單位。

粘性液體的Coiling instability(卷繩不穩定性)和靜電紡絲中的Whipping instability(鞭動不穩定性)是生活和科研中經常碰到的兩種流體力學的現象,但因為這兩種不穩定性從來沒有在同一個體系中同時被觀測到,所以關于這兩種現象之間的相似性和聯系很模糊,學術界一直存在爭爭議。該研究利用低界面張力系統首次在實驗中同時觀察到靜電紡絲中的鞭動不穩定性與粘性流體的卷繩不穩定性,由此對帶電射流的多種不穩定性進行了系統表征和理論模型的深入研究,闡明了這兩種不穩定性的區別和聯系,并總結了帶電射流尺寸與復雜流體的物性參數和實驗控制參數的定量關系,以及由此可產生的多種動態模式。

該研究展示的電射流豐富的流態可用來拓展電射流打印的復雜度與多樣性,對電射流動態過程的機理研究為控制打印沉積的微結構和形貌提供了基礎,也是優化設計打印墨水材料性質參數的重要理論依據,對新一代柔性電子和先進制造技術有重要應用價值。這項工作得到國家自然科學基金青年基金、深圳市基礎研究項目以及深圳市高層次人才啟動項目的資助。

 

論文鏈接:https://doi.org/10.1073/pnas.1801053115

 

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