超疏水材料表面水滴运动方式被破解

     发布日期:2015-11-10 阅读次数:

来源: 科技日报

水滴在超疏水表面被弹开的瞬间

      “在高度防水的超疏水材料表面,水滴会在压力的作用下,像玩蹦床一样快速自发弹走。”日前,瑞士科学家借助高速成像技术,破解了水滴在超疏水材料表面的运动方式。该研究有望在航空、汽车制造以及生物医学等领域获得应用,让不结冰的机翼、不沾灰的汽车以及不凝露的玻璃成为现实。相关论文发表在最新一期的《自然》杂志上。

  自然界一直就存在从物体表面自发地除去冷凝物质的技术,人类开发的不少新材料也借鉴了这些理念,但对其背后的机制,人们一直以来并不是特别清楚。

  瑞士苏黎世联邦理工学院的迪莫斯·普莱卡寇斯和他的研究团队,通过高速成像技术来研究水滴在超疏水材料表面停留和运动的模式,终于成功破解了这一难题。他们发现,在完全刚性的超疏水材料表面,水滴会漂浮起来,从而实现自我清除,整个过程就像体操运动员从蹦床上跳起来一样。研究人员表示,这种现象来自水滴的快速汽化,由于水汽的流向受到水滴表面张力和表面纹理的限制,这使液滴下方积累了比周围空气更高的压力,在这些压力的作用下,水滴会快速弹走。

  非但如此,普莱卡寇斯团队证明,这种去除液滴的现象甚至可以自动去除材料表面结成的冰,在水结成冰的那一刻就让冰离开表面,冰下的压力有时甚至会直接将其推走。

  研究人员称,通过对这一现象及其背后机理的研究,未来将有望开发出不会结冰的机翼,不落灰不沾土的建筑、车辆或太阳能电池。此外,该技术还可用于提高机械部件的防腐和耐久性能。