• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Kemi
    En ny salvinia-liknande hal yta

    Utformning av den Salvinia-liknande hala ytan. (a) Salvinia molesta flytande blad på vilket vattendroppen visar stabilt Cassie -tillstånd. Även om den rationella utformningen av elastisk äggslagarformad mikrostruktur med ytanergigradient i vertikal riktning skulle kunna stabilisera kontaktlinjen för att förhindra spänning, sådan struktur har stark vidhäftning på grund av de hydrofila fläckarna. (b) En krukväxtinspirerad hal yta med molekylärt slät smörjmedel fixerat på toppen av mikrostrukturen som möjliggör snabb tappning eller vätsketransport. (c) Kombinationen utgör SSS på vilken vattendroppe visar hala stabila Cassie -tillstånd. Den svarta, lila, och röda fasta pilar representerar tryckriktningarna (P), gravitation (g) och hastigheten för dropptransport (V), respektive. Upphovsman:© Science China Press

    Superhydrofoba ytor används ofta i många industriella miljöer, som huvudsakligen består av grova fasta utsprång som fångar in luft för att minimera vätske/fast område. Det superhydrofoba tillståndets stabilitet gynnar ett relativt litet avstånd mellan utsprången. Dock, detta ökar i sin tur den laterala vidhäftningskraften som fördröjer rörligheten hos droppar. Således, samtidig optimering av både stabiliteten i Cassie -tillståndet och minimering av sidofästkraften är fortfarande en stor utmaning för SHPOS med hög prestanda.

    I naturen, Salvinia-blad visar ett långvarigt Cassie-tillstånd under vatten, på grund av de hydrofoba äggslagarliknande trikomerna med hydrofila stift på toppen. Den hydrofila till hydrofoba gränsen stiftar vatten/luft-kontaktlinjen i vertikal riktning. Dock, fästningseffekten minskar också rörligheten hos kontaktlinjen i horisontell riktning. I en annan forskningslinje, hala vätskeinfunderade porösa ytor (SLIPS) inspirerade av Nepenthes kanna växter, har visats som lovande substrat där låg lateral vidhäftningskraft för droppar av någon vätska krävs. En droppe på en vätskefylld halt yta, dock, visar både mindre kontaktvinkel och avlastningshastighet jämfört med SHPOS. Således, att få en struktur med både stabilitet i Cassie -tillståndet och minimering av den laterala vidhäftningskraften, vi måste kombinera SHPOS och SLIPS. Dock, introduktionen av en stabil luftdyna mellan utsprång med hal yta är utmanande på grund av smörjmedlets låga ytspänning.

    Som svar på denna utmaning, nyligen, inspirerad av Salvinia -bladet med stabil vatten-/luftkontaktledning och Nepenthes -kanna -anläggningar med mobil vatten/luft -kontaktledning, materialytans vetenskapliga forskargrupp ledd av professor Xu Deng från University of Electronic Science and Technology of China (UESTC) samarbetade med professor Periklis Papadopoulos (University of Ioannina) föreslog en Salvinia-liknande hala yta (SSS). SSS består av smörjmedelsinfunderat tvärbundet polydimetylsiloxan (PDMS) -skikt på toppen av pelare med hydrofoba sidoväggar. Smörjmedlet skapar en extra energibarriär, mot kvasi-statisk och dynamisk impalement. Vidare, oljelagret på toppen av strukturen fungerar också som ett smörjmedel som minskar vidhäftningen och förbättrar fallrörligheten avsevärt. Därför, droppar på SSS visar stabilt halt Cassie -tillstånd, undvika den starka fästningseffekten på de hydrofila ställena i Salvinia -anläggningen. Jämfört med en kontrollyta med samma struktur utan smörjmedel, SSS uppvisar ökad stabilitet mot tryck och påverkan, den förbättrade laterala rörligheten för vattendroppar samt den minskade hydrodynamiska dragningen. På grund av dess enkla tillverkning och förbättrade prestanda, SSS kommer att vara användbart vid transport av viskösa vätskor, rörledningar och mikrofluidiska enheter.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com