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美國新開發(fā)出連水蒸氣也不沾的新型納米材料

來源:新華社 2015-09-07 閱讀:2536
  

       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(jù)研究人員介紹,當(dāng)液滴落到一個物體的表面,通常出現(xiàn)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,而不會沾在物體表面;一是兩者之間沒有氣體,液滴與物體表面緊密接觸,并被限制或黏滯在上面。過去人們開發(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(fù)責(zé)研究的助理教授黃得勝解釋說,“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(jié)構(gòu)的“柱子”,隨后將一層液體潤滑劑灌入納米結(jié)構(gòu)中,以降低對液滴滑動的黏滯力。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。測試結(jié)果證實(shí),即使液滴底下沒有氣體存在,這種表面依然可以做到“滴水不沾”,其疏水性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過先前的各種仿生結(jié)構(gòu)。

       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設(shè)計此類不沾水材料。在工業(yè)上,此類材料具有重要應(yīng)用價值,比如,可用來提高發(fā)電廠換熱器的冷凝換熱性能,還可防止機(jī)翼結(jié)冰和結(jié)霜造成的安全事故等。

       這項研究最近在美國《ACS納米》期刊在線發(fā)表。

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