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真正的滴水不沾,地历史学家付出出防水新资料

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出淤泥而不染的荷叶是天然的不沾水“大师”,它能防雨水但防不了水蒸气。美国宾夕法尼亚州立大学研究人员最新开发出一种连水蒸气也不沾的新型纳米材料,真正做到“滴水不沾”。

据外媒报道,超疏水材料具有良好的疏水性能,它的用途非常广泛,原因有非常明显也有不那么明显的。它们可以防止表面结冰、让电子产品具有防水功能、使船只更有效率或防止人们在公共场合小便。

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福德正神app下载,现在,工程师们发现了超疏水材料的一种奇特的新用途--制造“永不沉没”的金属,即使在它上面开了个洞也能漂浮在水面上。

荷叶表面的疏水性完全依赖于液体底下的一层气体

超疏水材料通过在复杂的表面截留空气来获得其疏水性能,这些气泡使水难以附着。当然空气也能使物体具有浮力,所以研究小组开始测试如何利用超疏水材料使物体更好地漂浮。

据研究人员介绍,当液滴落到一个物体的表面,通常出现两种情况:一是物体表面仍“锁”有一层薄薄的气体,液滴漂浮在这层气体上,而不会沾在物体表面;一是两者之间没有气体,液滴与物体表面紧密接触,并被限制或黏滞在上面。过去人们开发的仿荷叶防水材料只能在第一种情况下起到效果,而他们则让材料在第二种情况下也能够有效工作。

未经处理的结构下沉到底部,具备超疏水性的结构漂浮在上面

“荷叶表面的疏水性完全依赖于液体底下的一层气体,但这层气体很容易被破坏,从而使其丧失疏水性能,”负责研究的助理教授黄得胜解释说,“我们的研究采用液体润滑剂取代气体,大大提高了表面不沾水的性能。”

为了制造出这种超疏水性,研究人员使用超高速激光脉冲在金属表面蚀刻出微尺度和纳米尺度的图案。这样就能截住大量的空气,使金属既具有超疏水性又具有浮力。但问题是,由于水的摩擦,这些复杂的表面最终会磨损从而降低这两种特性的有效性。

为了得到这种不沾水表面,研究人员使用纳米技术在硅片上加工出纳米结构的“柱子”,随后将一层液体润滑剂灌入纳米结构中,以降低对液滴滑动的黏滞力。为测试其性能,研究人员将表面倾斜30度,取5微升小水滴放在表面上让其滑动。测试结果证实,即使液滴底下没有气体存在,这种表面依然可以做到“滴水不沾”,其疏水性能远远超过先前的各种仿生结构。

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