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智科眼: 双语看懂新科研
材料科学 517
Oil() and() water() are(are) famously(著名地) reluctant(不愿意) to(to) mix(混合) fully(完全) together(一起).(.) But(但是) separating(分离) them(它们) completely(完全)()for example(例如),(,) when(when) cleaning(净化) up(up) an(一个) oil spill(溢出的油) or() purifying(纯化) water() contaminated(污染) through(通过) fracking(fracking)—is(—is) a(a) devilishly(devilishly) hard(困难) and() inefficient(低效) process(过程) that(that) frequently(经常) relies(依赖) on(on) membranes() that(that) tend to(倾向于) get() clogged(堵塞) up,(up,) or() "(")fouled(污染)."(.")
A(A) new(新的) imaging technique(成象技术) developed(开发) at(at) MIT(MIT) could(可以) provide(提供) a(a) tool(工具) for(for) developing(开发) better(更好) membrane() materials(材料) that(that) can(能够) resist(抵抗) or() prevent(防止) fouling(结垢).(.) The new() work(工作) is(is) described(描述了) in(in) the journal(杂志) Applied(应用) Materials(材料) and() Interfaces(接口),(,) in(in) a(a) paper(论文) by(by) MIT(MIT) graduate(研究生) students(学生) Yi-(Yi-)Min(Min) Lin(Lin) and() Chen() Song(歌曲) and() professor(教授) of(of) chemical engineering(化工) Gregory(格雷戈里) Rutledge(拉特利奇).(.)
Cleaning() up(up) oily wastewater(含油废水) is(is) necessary() in(in) many(许多) industries(行业),(,) including(包括) petroleum refining(炼油),(,) food processing(食品加工),(,) and() metal finishing(金属精整),(,) and() the untreated(未经处理) waste(废物) can(可能) be(be) damaging(破坏) to(to) aquatic ecosystems(水生生态系).(.) Methods(方法) of(of) removing(除去) oily contaminants(油质污染物) vary(变化),(,) depending(根据) on(on) the relative(相对) amounts() of(of) oil() and() water() and() the sizes(大小) of(of) the oil() droplets().(.) When(When) the oil() is(is) emulsified(乳化),(,) the most() efficient(有效) cleanup method(吸收法) is(is) the use(使用) of(of) membranes() that(that) filter out(滤出) the tiny() oil() droplets(液滴),(,) but() these(这些) membranes() quickly(很快) get(得到) fouled(弄脏) by(by) the droplets() and() require(需要) time-consuming(时间消耗) cleaning(清洁).(.)
But(但是) the fouling(污垢) process(过程) is(is) very() hard() to(to) observe(观察),(,) making(制造) it() difficult() to(to) assess(评估) the relative(相对) advantages(优势) of(of) different(不同) materials(材料) and() architectures(结构) for(for) the membranes() themselves(本身).(.) The new technique(新技术) developed(开发) by(by) the MIT(MIT) team(团队) could(可以) make(使) such(这种) evaluations(评估) much(许多) easier(更容易) to(to) carry out(执行),(,) the researchers(研究人员) say().(.)
These(这些) filtration membranes(滤膜) "(")tend to(倾向于) be(be) very() hard() to(to) look() inside(内部) of,"(of,") Rutledge(拉特利奇) says().(.) "(")There(那里)'s('s) a lot of(许多) effort(努力) to(to) develop(开发) new(新型) types(类型) of(of) membranes(),(,) but(但是) when(when) they(它们) get(得到) put(put) in(in) service(使用),(,) you() want(需要) to(to) see(看到) how(如何) they(它们) interact(相互作用) with(with) the contaminated water(污水),(,) and() they(它们) don(don)'t('t) lend() themselves(自己) to(to) easy(易于) examination(检查).(.) They(它们) are(are) usually(通常) designed(设计) to(to) pack(包装) in(in) as(as) much(非常) membrane area(隔膜面积) as(as) possible(可能),(,) and(并且) being() able(能够) to(to) look() inside(内部) is(is) very(非常) hard(困难)."(.")
The solution(解决方案) they(他们) developed(开发) uses(使用) confocal(共焦) laser scanning(激光扫描) microscopy(显微镜),(,) a(a) technique(技术) in(in) which(which) two(两个) lasers(激光) are(are) scanned(扫描) across(across) the material(材料),(,) and() at(at) the point() where(where) the two(两个) beams(光束) cross(交叉),(,) a(a) material(材料) marked() with(with) a(a) fluorescent dye(染料) will() glow(发光).(.) In(In) their(他们) approach(方法),(,) the team(团队) introduced(引入) two(两种) fluorescent dyes(染料),(,) one(一种) to(to) mark(标记) the oily(油性) material(物质) in(in) the fluid(流体),(,) the other() to(to) mark(标记) the fibers(纤维) in(in) the filtration membrane(滤膜).(.) The technique(技术) allows(可以) the material(材料) to(to) be(be) scanned(扫描) not only(不仅) across(across) the area(区域) of(of) the membrane(),(,) but also(而且) into(into) the depth(深度) of(of) the material(材料),(,) layer() by(by) layer(),(,) to(to) build(建立) up(up) a(a) full(完整) 3-D(3-D) image(图像) of(of) the way(方法) the oil() droplets() are(are) dispersed(分散) in(in) the membrane(),(,) which(which) in(in) this(这种) case(情况) is(is) composed(组成) of(of) an array of(一系列) microscopic(微观) fibers(纤维).(.)
The basic(基本) method(方法) has(has) been(been) used(应用) in(in) biological(生物学) research(研究),(,) to(to) observe(观察) cells(细胞) and() proteins(蛋白质) within(within) a(a) sample(样品),(,) Rutledge(拉特利奇) explains(解释说),(,) but() it() has(has) not() been(been) applied(应用) much(许多) to(to) studying(研究) membrane() materials(材料),(,) and() never(从未) with(with) both(both) the oil() and() the fibers(纤维) labelled(标记).(.) In(In) this(这种) case(情况),(,) the researchers(研究人员) are(are) observing(观察) droplets(液滴) that(that) range(范围) in(in) size(尺寸) from(from) about(about) 10(10) to(to) 20(20) microns(微米) ((()millionths(百万分之一) of(of) a(a) meter()),(),) down() to(to) a(a) few(少数) hundred() nanometers(纳米) ((()billionths(十亿分之一) of(of) a(a) meter()).().)
Until now(到目前为止),(,) he() says(),(,) "(")methods(方法) for(for) imaging(成像) pore spaces(孔隙度) in(in) membranes() were(were) pretty(漂亮的) crude(粗糙)."(.") For(For) the most(大多数) part(部分),(,) the pore(孔隙) characteristics(特征) were(were) inferred(推断) by(by) measuring(测量) flow rates(流率) and() pressure changes(气压变化) through(通过) the material(材料),(,) giving() no(没有) direct(直接) information(信息) about(about) how(如何) the oily(油性) material(物质) actually(实际) builds(建立) up(up) in(in) the pores(孔隙).(.) With(With) the new() process(工艺),(,) he() says(),(,) "(")now(现在) you() can(可以) actually(实际) measure(测量) the geometry(几何形状),(,) and() build(建立) a(a) three-dimensional model(三维模型) and() characterize(表征) the material(材料) in(in) some(一些) detail(详细).(.) So(所以) what(what)'s('s) new(新的) now(现在) is(is) that(that) we(我们) can(可以) really(真正) look(寻找) at(at) how(如何) separation(分离) takes place(举行) in(in) these(这些) membranes()."(.")
By(By) doing() so,(so,) and() by(by) testing(测试) the effects(效果) using(使用) different(不同) materials(材料) and() different(不同) arrangements(排列) of(of) the fibers(纤维),(,) "(")this(这样) should(should) give(给出) us(我们) a(a) better(更好地) understanding(了解) of(of) what(what) fouling(污垢) really(真正) is,"(is,") Rutledge(拉特利奇) says().(.)
The team(团队) has(has) already(已经) demonstrated(证明) that(that) the interaction(相互作用) between(between) the oil() and() the membrane() can(可能) be(be) very(非常) different(不同) depending(根据) on(on) the material(材料) used(使用).(.) In(In) some(某些) cases(情况) the oil() forms(形成) tiny() droplets(液滴) that(that) gradually(逐渐) coalesce(聚合) to(to) form(形成) larger(更大) drops(液滴),(,) while() in(in) other(其他) cases(情况) the oil() spreads out(散开) in(in) a(a) layer() along(along) the fibers(纤维),(,) a(a) process(过程) called(称为) wetting(润湿).(.) "(")The hope(希望) is(is) that(that) with(with) a(a) better(更好地) understanding(了解) of(of) the mechanism(机理) of(of) fouling(污垢),(,) people(人们) will() be(be) able(能够) to(to) spend() more(更多) time(时间) on(on) the techniques(技术) that(that) are(are) more() likely(可能) to(to) succeed(成功)"(") in(in) limiting(限制) that(that) fouling(污垢),(,) Rutledge(拉特利奇) says().(.)
The new(新的) observational method(观察法) has(has) clear(明确) applications(应用) for(for) engineers(工程师) trying() to(to) design(设计) better(更好) filtration(过滤) systems(系统),(,) he() says(),(,) but() it() also() can(可以) be(be) used(使用) for(for) research(研究) on(on) the basic science(基础科学) of(of) how(如何) mixed fluids(混合流体) interact(相互作用).(.) "(")Now(现在) we(我们) can(可以) begin(开始) to(to) think(考虑) about(about) some(一些) fundamental(基础) science(科学) on(on) the interaction(相互作用) between(between) two(两个)-()phase() liquid flows(液体流动) and() porous(多孔) media(介质),"(,") he() says().(.) "(")Now(现在),(,) you() can(可以) develop(开发) some(一些) detailed(详细) models(模型)"(") of(of) the process(处理).(.)
And() the detailed(详细) information(信息) about(about) how(如何) different(不同) structures(结构) or() chemistries(化学品) perform(执行) could(可以) make() it() easier(更容易) to(to) engineer(设计) specific(特定) kinds(种类) of(of) membranes() for(for) different(不同) applications(应用),(,) depending(取决于) on(on) the types(类型) of(of) contaminants(污染物) to(to) be(be) removed(去除),(,) the typical(典型) sizes(尺寸) of(of) the droplets(液滴) in(in) these(这些) contaminants(污染物),(,) and() so(so) on.(on.) "In("In) designing(设计) membranes(),(,) it's(it's) not(并非) a(a) one(一个)-()size(大小)-()fits(适合)-()all(所有),"(,") he() says().(.) "(")Potentially(潜在) you() can(可以) have(have) different(不同) types(类型) of(of) membranes() for(for) different(不同) effluents(污水)."(.")
The method(方法) could(可能) also(并且) be(be) used(使用) to(to) observe(观察) the separation(分离) of(of) different(不同) kinds(种类) of(of) mixtures(混合物),(,) such as(例如) solid particles(固体微粒) in(in) a(a) liquid(液体),(,) or() a(a) reverse(反向) situation(情况) where(where) the oil() is(is) dominant(主要) and() the membrane() is(is) used(使用) to(to) filter out(滤出) water droplets(小水滴),(,) such as(例如) in(in) a(a) fuel(燃料) filtration(过滤) system(系统),(,) Rutledge(拉特利奇) says().(.)
"(")When(When) I() read(阅读) his() paper(论文) in(in) depth(深入),(,) I() was(was) impressed(印象) by(by) Greg(Greg)'s('s) way(方法) of(of) using(使用) 3-D(3-D) imaging(成像技术) to(to) understand(理解) the complex(复杂) fouling(污垢) process(过程) in(in) membranes() used(使用) for(for) oil-water emulsions(乳化液),"(,") says() William(威廉) J.(J.) Koros(Koros),(,) the Roberto(Roberto) C(C) .(.) Goizueta(Goizueta) Chair() for(for) Excellence(优秀) in(in) Chemical Engineering(化工) and() GRA(GRA) Eminent(杰出) Scholar(学者) in(in) Membranes() at(at) the Georgia(乔治亚) Institute(学院) of(of) Technology(理工),(,) who(who) was(was) not(没有) involved(参与) in(in) this(这项) research(研究).(.)

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