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液滴糖度对超疏水表面润湿性能影响规律的研究

韩一平  
【摘要】:超疏水现象存在于很多常见生物表面,其往往具有很多特殊性能,例如自清洁,液体微流动等。近年来,通过仿生学原理成功制备出具有特定生物功能的材料表面是国际界面材料研究的热点与前沿领域。糖尿病是一种慢性代谢性疾病,成为威胁人类健康与降低人类寿命的常见疾病。目前,糖尿病人常用的血糖检测方法是针刺法与试纸检测,这种测试方法需要患者频繁刺破皮肤获取血液,对患者的身心造成一定负担,而且伤口容易感染。另外这种方法获得的血糖数据为离散的点,很有可能错过一些重要的极值点,对餐后或胰岛素治疗后的高点或低点不敏感。为了更好的检测患者血糖含量,本文提出基于表面润湿理论与仿生学原理,通过寻找血液的糖度参数与超疏水表面接触角的变化规律,揭示界面润湿性能机制,构建基于测定接触角变化推演出血糖含量参数,以此判定患者血糖度,可以作为一种连续血糖监测的底层技术。主要包含以下内容:(1)仿生学原理实验:选取超疏水生物表面荷花叶和旱金莲叶,借助扫描电子显微镜(SEM)对其微观形貌进行了分析研究,揭示了天然超疏水生物表面的特定功能的成因。实验测定了葡萄糖溶液浓度和血糖血清浓度,与天然超疏水生物试样表面的接触角,探讨了液滴葡萄糖浓度对其表面接触角的影响规律与机理。(2)超疏水仿生金属表面制备:选用了两种金属元素作为基底制备了超疏水表面,两种金属分别为铜和铝,实验中通过控制刻蚀的时间,再利用低表面能物质进行化学修饰之后都获得了疏水性较好的超疏水表面。(3)血滴糖度测定试验:测试了不同浓度葡萄糖溶液和血糖数值不同血清在制备的金属基底超疏水表面的接触角,并通过比较分析了超疏水表面对葡萄糖溶液接触角的敏感性变化。另外还针对不同浓度葡萄糖溶液在不同疏水性的表面上接触角的敏感性做出了分析,可以发现,疏水性越好的表面,溶液和其接触角受葡萄糖浓度的影响越严重,敏感性越高。


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