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OU工程师将利用美国国家科学基金会的奖励来推进液滴行为的知识

2022年2月7日

OU工程师将利用美国国家科学基金会的奖励来推进液滴行为的知识

Group of Students in Gallogly Hall

图:在高洛利工程学院,学生的皇冠体育研究皇冠体育是无限的。OU助理教授Sepideh Razavi的团队包括(左起)Elton Lima Corriea, Aanahita Treaty Irani Ervin, Matthew Webb, Eduarda Barros De Oliveira, Razavi, Nick Brown, Emma Shields和Siddharth Thakur。

皇冠体育的皇冠体育研究人员塞皮德·拉扎维记得,在疫情开始时,人们疯狂地擦拭食品杂货,清洁食品包装,并尽可能地消毒每一个表面。

从那以后,美国食品和药物管理局一直强调,通过这种方式感染冠状病毒(称为虫媒传播)没有真正的风险。拉扎维是Gallogly工程学院化学、生物和材料工程学院的助理教授,他用这个例子来解释液滴润湿的重要性——当液滴接触到表面时,它们是如何聚集或扩散的。液滴润湿和传播的动态不仅在疾病传播中很重要,而且对工业过程也很重要,包括反应堆冷却、3D打印等新兴技术以及农业、制药和化妆品等商业应用。

拉扎维说,液滴在固体基质上润湿和扩散并不是一个新问题,从19世纪就开始皇冠体育研究了。“然而,在当前的许多应用中,我们不是在处理简单流体的液滴,而是在处理复杂流体。你可以把它想象成由流体、离子、分子、纳米颗粒、生物分子和其他成分组成的多组分溶液。”

对这种复杂系统的润湿行为和扩散动力学的理解是有限的。多年来,各个行业反复试验,最终得出了一个公式,比如在消费者护理产品中应用表面活性剂。喷墨印刷中的配方也是如此。在这些应用中,一个关键的挑战是对控制扩散动力学和蒸发的参数的精确控制。

此外,液滴会接触到不同的表面。“因此,不仅液滴的性质对确定其物理作用很重要,而且液滴着陆表面的特征也很重要。我们问这个曲面的特征是什么?它是像皮肤一样柔软,还是像牙齿表面一样坚硬?它是光滑的还是有质感的?然后我们问这些特征是如何影响液滴润湿行为和扩散动力学的,”Razavi说。

Razavi说,获得对这一领域的基本理解不仅对应用中的工程设计有用,而且对解决能源、水和环境可持续性领域的挑战至关重要。她说:“例如,要减轻个人护理产品、纳米颗粒、微塑料和抗生素等新出现的水污染物的负面影响,就需要了解水与这些成分、与其他流体以及在材料界面上的相互作用。”

另一个例子是气候变化危机和氢作为一种无碳能源的前景,这可能有助于满足未来全球能源需求的增长。然而,以氢为基础的能源经济面临的一个主要挑战是成功地将氢气储存在地质地层中,这需要对非均质岩石和混合润湿性裂缝中的流体行为有更多的了解。

液滴在固体基质上润湿和扩散的问题在涉及生物流体的情况下也是至关重要的。“了解生物液体滴在固体表面上的行为是解决与人类健康有关的问题的关键一步,例如防止携带病毒的飞沫传播疾病。这是基础皇冠体育研究需要开展的地方,以提供必要的变革性基础科学,以支持新的解决方案,”Razavi说。

由于她的皇冠体育研究,Razavi获得了国家科学基金会教师早期职业发展(Career)奖,她的项目名为“解码表面和界面附近复杂流体的动力学”。这笔551,577美元的奖金将提供五年的资金,以支持她的工作,以促进我们对不同表面上多组分流体液滴的润湿,扩散和蒸发的理解。部分资金也分配给外联活动。

该项目的外联部分涉及几个领域,重点是促进妇女在科学和工程领域的参与和提高地位。Razavi将与参加Gallogly工程学院工程路径项目的中学女生一起工作。她还将与皇冠体育博物馆网络合作,举办妇女科学会议,让学生参与科学活动。

外展活动还包括针对女性退伍军人。她说,俄克拉荷马州有3万多名女退伍军人。“我希望让女性退伍军人和部落女性退伍军人参与科学,并激励她们在过渡到平民生活时接受高等教育,加入STEM劳动力队伍。”

拉扎维在纽约城市学院获得化学工程博士学位,随后在密歇根大学获得博士后奖学金。她于2018年加入开放大学。CAREER奖是美国国家科学基金会(NSF)最负盛名的奖项,旨在支持那些有潜力在皇冠体育研究和教育中成为学术榜样,并在其学校或学院的使命中引领进步的早期职业教师。

化学、生物和材料工程学院院长布莱恩·格雷迪(Brian Grady)说:“教员第一次申请就获得国家科学基金的资助是很罕见的。”“我非常自豪拉扎维博士能成为这所学校的一员。”

有关皇冠体育大学Gallogly工程学院的更多信息,请访问ou.edu/coe。