单个微液滴的研究因其在燃烧、冷却、微反应和水力发电等众多领域的重要性而受到广泛关注。液滴的温度是与其性质相关的关键参数。温度信息可以提供对微液滴热性质的基本了解,这有助于研究液滴行为和微观反应。热电偶是典型的接触式温度传感器,由于其精确性、多功能性、可靠性和低成本而广泛应用于科学研究和工业领域。
在这项工作中,基于前期研究,我们开发了一种新型钨铂微球热电偶的制造方法,它不仅可以用作灵敏的温度传感器,还可以用作单个微液滴研究的悬挂器。可控制造的关键在于钨尖端顶点节点的形成。通过独特的组合策略实现钨尖端顶点节点的裸露,从而与铂形成相连的金属异质结。
得益于其同轴结构、微球形接触点、疏水表面和良好热电性能,所制造的微球热电偶在整个液滴蒸发周期中成功用于微液滴悬浮和原位温度检测。实验观察到悬浮微液滴内部的温度低于外部环境温度,并且在液滴蒸发过程中存在温度不连续性。此外,在监测液滴温度的同时开发了一套软件同步处理液滴的形貌信息,记录液滴的体积变化。通过将温度监测和液滴操控功能集成到单个微热电偶中,这项工作证明了其在单个微液滴和其他微系统的扩展传感中的多功能性和良好的应用前景。
论文已被《Langmuir》接收并在线发表:Yuan An, Lina Xu*, Wei Mao, Ning Gu*. Controllable Fabrication of Multifunctional Micro-thermocouples for Temperature Detection inside Single Suspended Droplets. Langmuir. 2024.
文章地址:https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c02456