胶体粒子有序排列多物理影响参数观测及自组装动力学研究

The phenomenon of colloidal self-assembly and the phase transition process of colloidal system are important research subjects in the field of complex fluids. The experimental research on complex fluids in space has been proposed as one of the most important research fields. On the base of space experiment results of SJ-10 satellite, this project is proposed to study the colloidal assembling dynamics of an evaporative colloidal droplet and the inorganic liquid crystal phase transition by utilizing the space experiment data and the terrestrial research. Further more, new materials is intended to be explored booming from the fundamental study. The proposed research contents include four parts: (i) The competition and cooperation mechanism of the capillary flow and the Marangoni flow; (ii) The wettability and confinement of a colloidal droplet in microgravity; (iii) The manipulation of the deposition patterns of colloidal particles and the development of new functional materials; (iv) The dynamic behavior of entropy driven phase transition of inorganic liquid crystals. This project aims to reveal the relationship between the apparent contact angle and the microflow in the colloidal droplet through numerical droplet construction and space-ground experimental research. This study will give a deep insight into the convection and colloidal particle assembling, which is capable of developing new functional microstructures and the related materials.

胶体自组装现象和胶体体系相变过程是复杂流体重要研究课题，复杂流体的空间实验研究被美国NASA列为重要研究领域之一。本项目在实践十号返回式科学实验卫星“胶体有序排列及新型材料研究”项目基础上，拟利用空间实验数据和地面研究相结合的方法，开展胶体液滴蒸发中的动力学机制和无机液晶相变过程研究，并利用这些物理机制开展新型材料探索研究。拟开展研究内容包括：1、毛细流动和Marangoni对流的竞争和协同机制；2、微重力下自由界面胶体液滴的束缚及数值液滴的构建；3、胶体颗粒沉积图案的调控及新型功能沉积图案的开发；4、无机液晶的熵驱相变动力学行为。本项目特色为利用空间和地面较为全面系统的实验数据，结合数值液滴计算模拟方法，揭示胶体液滴表观接触角和微流动之间的关联问题，旨在深入认识毛细流动和Marangoni对流的竞争和协同机制，提出控制胶体有序排列新方法，发展新型微纳结构材料与器件。

胶体自组装现象和胶体体系相变过程是复杂流体重要研究课题，复杂流体的空间实验研究被美国NASA列为重要研究领域之一。本项目在实践十号返回式科学实验卫星“胶体有序排列及新型材料研究”项目基础上，利用空间实验数据和地面研究相结合的方法，开展胶体液滴蒸发中的动力学机制和无机液晶相变过程研究，并利用这些物理机制开展有序结构和材料的制备探索研究。已开展研究内容包括：1、微重力下基于图案化浸润表面的自由界面液滴束缚与蒸发；2、蒸发液滴中的重力效应及多物理机制协同下的粒子输运；3、基于液体基底的液滴蒸发与有序结构组装；4、含盐多组分胶体液滴沉积动力学与图案调控；5、功能化胶体粒子制备与有序沉积图案组装；6、无机微纳颗粒分散体系液晶相行为与分散稳定性；7、液体表面的铺展动力学与浸润性控制。本项目利用空间和地面较为全面系统的实验数据,发展了基于表面润湿行为的空间液滴操控技术，揭示了蒸发液滴中毛细流动、Marangoni流动、重力沉降、界面捕获等物理机制的综合效应，提出了多种控制胶体有序排列的新方法，为新型微纳结构与器件构筑、喷墨打印、生化检测、太空印刷等领域的应用提供了理论基础。