研究人员一直在尝试制造超疏水材料,即防水材料,因为蒸汽凝结会影响工业过程的能源效率。这些过程包括核能发电、水收集、运输、海水淡化和空调。但有了合适的材料,这些资源密集型过程的成本可能会降低。 麻省理工学院的研究人员开发出了一种润滑剂浸渍表面 (LIS),这种材料具有极强的疏水性,水滴可以立即从其上滑落。首席研究员 Kripa Varanasi 表示:“我们可以证明水可以像番茄酱一样滑落。”如果你曾经吃过热狗,你就会知道这一定是一种滑溜溜的材料。 甚至称其为材料,也太过牵强了。LIS 更准确地定义为两种材料之间的相互作用:一种润滑剂(如油)和一种疏水表面。表面覆盖着微小的凸起,每个凸起的大小与红细胞相当。润滑剂会填充凸起之间的空间,它们一起排斥冷凝水的速度比仅具有疏水图案的表面快 10,000 倍。 那么 LIS 是世界上最疏水的材料吗?或者随便你怎么称呼它?嗯……这也很复杂。有多种方法可以测量疏水性,也有不同类型的实验来证明这一点。就拿这种极度疏水的纳米管材料来说吧。水会从它上面弹开。观看: 这些纳米管的疏水性肯定比 LIS 强得多,对吧?毕竟,它们会立即排斥水,而对于 LIS,水只会聚集在一起并滑落。 别急。这里展示的碳纳米管森林等材料在将孤立的液滴放置在表面时效果很好。通常的疏水材料之所以表现出良好的防水性能,是因为它们上面有气穴,可以减少水滴与下层表面的接触。但是当你试图在它们上面凝结水时,它们就会失去这些气穴。如果我们测量液滴从表面弹起时的接触角,你会说纳米管是最疏水的。但如果我们测量在凝结实验中进行的滚动角,LIS 会获胜。(要测量滚动角,你需要倾斜表面并测量液滴开始移动的角度。) 麻省理工学院的研究人员希望他们的设计(发表于 2012 年 8 月的 ACS Nano 期刊)能够适用于多种基材和润滑剂。“这项技术的吸引力在于,你可以对由钢或钛制成的冷凝管进行纹理处理。你可以将其应用于金属、陶瓷或塑料,”Varanasi 说道。“如果你确保表面和润滑剂兼容,你就可以做到这一点。” |
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