出淤泥而不染的荷葉是天然的不沾水“大師”,它能防雨水但防不了水蒸氣。美國賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員最新開(kāi)發(fā)出一種連水蒸氣也不沾的新型納米材料,真正做到“滴水不沾”。
據研究人員介紹,當液滴落到一個(gè)物體的表面,通常出現兩種情況:一是物體表面仍“鎖”有一層薄薄的氣體,液滴漂浮在這層氣體上,而不會(huì )沾在物體表面;一是兩者之間沒(méi)有氣體,液滴與物體表面緊密接觸,并被限制或黏滯在上面。過(guò)去人們開(kāi)發(fā)的仿荷葉防水材料只能在第一種情況下起到效果,而他們則讓材料在第二種情況下也能夠有效工作。
“荷葉表面的疏水性完全依賴(lài)于液體底下的一層氣體,但這層氣體很容易被破壞,從而使其喪失疏水性能,”負責研究的助理教授黃得勝解釋說(shuō),“我們的研究采用液體潤滑劑取代氣體,大大提高了表面不沾水的性能。”
為了得到這種不沾水表面,研究人員使用納米技術(shù)在硅片上加工出納米結構的“柱子”,隨后將一層液體潤滑劑灌入納米結構中,以降低對液滴滑動(dòng)的黏滯力。為測試其性能,研究人員將表面傾斜30度,取5微升小水滴放在表面上讓其滑動(dòng)。測試結果證實(shí),即使液滴底下沒(méi)有氣體存在,這種表面依然可以做到“滴水不沾”,其疏水性能遠遠超過(guò)先前的各種仿生結構。
相關(guān)論文第一作者戴賢明指出,除了硅材料外,金屬、玻璃、陶瓷和塑料也可用來(lái)設計此類(lèi)不沾水材料。在工業(yè)上,此類(lèi)材料具有重要應用價(jià)值,比如,可用來(lái)提高發(fā)電廠(chǎng)換熱器的冷凝換熱性能,還可防止機翼結冰和結霜造成的安全事故等。
這項研究最近在美國《ACS納米》期刊在線(xiàn)發(fā)表。
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