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美宾夕法尼亚州立大学开发出“滴水不沾”新材料

2015年09月06日 13:58:33
来源:新华网
记者 林小春 编辑:刘思雨

  新华网华盛顿9月5日电(记者 林小春)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。

  “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。

  相关论文第一作者戴贤明指出,除了硅材料外,金属、玻璃、陶瓷和塑料也可用来设计此类不沾水材料。在工业上,此类材料具有重要应用价值,比如,可用来提高发电厂换热器的冷凝换热性能,还可防止机翼结冰和结霜造成的安全事故等。

  这项研究最近在美国《ACS纳米》期刊在线发表。

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