@ 2014.05.23 , 16:30

超防水材料:能让水滴反弹

任何物体无论是小工具还是鞋子,都能用给它们穿上一层“雨衣”的方法防水。但雨衣总是要脱下来的,这些物品终将有湿身的风险。现在不用担心了,工程师最近研制出一种既能永久地防水,还能将水反弹的超级防水材料。只要将任何物体的表面加上一点小小的结构,都能达到防水的目的,研究人员称这项技术今后有可能将运用到轮船或飞机上。

这项技是由美国犹他州杨伯翰大学机械工程教授Julie Crockett与他的同事Dan Maynes一起研制的。Crockett称“要制作超级防水材料,你不能仅仅是做一个防水外罩、或防水蜡,你必须加一些结构上去。大自然中,莲叶做得非常出色,因此我们在实验室中不断模仿在莲叶。”超级防水表面的形式是多种多样的。在她的实验室里,他们用的是骨腔结构,还可以做成底座结构,水滴就这么坐在它上面,像一个球一样。

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当水滴落在Crockett教授的超级防水表面时,它像普通的水滴一样铺展开来。但跟普通的水滴不同的是,这种防水表面让散开的水滴重新聚到一起直至弹离表面。Crockett解释称水分子之间的引力比水分子与该材料之间的引力大,因此在它们穿过材料之前又聚回原来的样子。

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左图:杨伯翰大学的超防水表面采用的是骨腔结构 右图:还可以用这种小底座结构,水滴像一颗球一样坐在上面。

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水珠滴落超防水表面的样子。

“传统的防水材料用涂料的形式来保护表面,而我们要做的是超级防水表面,因此我们不能仅仅关注表面的水珠,我们关注的是表面的水流。”

这种防水表面可以用在太阳能电池板上来防止其变脏还能让其自净,或者用在浴室、水管、厕所等地方防止水珠滴溅。它还能用在生物医学领域,如给病人输液的注射器或一些管道内面,以及船体、鱼雷、潜水艇等,还可以防止机翼在寒冷或潮湿的环境下结冰。

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莲叶上的水珠

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普通防水表面上的水珠

再往前看,这种材料还可以用作清洁剂或者使能源更有效率。“全国几乎每个发电站都通过燃烧煤炭或天然气而产生蒸汽带动涡轮机旋转来发电,如果发电厂的冷凝机可以用理想的超级防水表面来制作,那么速度将会明显提升,起到节约时间减少开支优化能源的作用。液体一旦碰到冷凝机,就会被弹走,那你就能用非常非常快和高效的速度来冷却许多气体。”

该项发明刊登于流体物理学杂志。

本文译自 dailymail,由译者 MegaMega 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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