科學(xué)家開發(fā)出“滴水不沾”新材料連水蒸“汽”也不沾

科學(xué)家開發(fā)出“滴水不沾”新材料連水蒸“汽”也不沾

荷葉表面的疏水性完全依賴于液體底下的一層氣體

出淤泥而不染的荷葉是天然的不沾水“大師”，它能防雨水但防不了水蒸氣。美國賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員最新開發(fā)出一種連水蒸氣也不沾的新型納米材料，真正做到“滴水不沾”。

據(jù)研究人員介紹，當(dāng)液滴落到一個(gè)物體的表面，通常出現(xiàn)兩種情況：一是物體表面仍“鎖”有一層薄薄的氣體，液滴漂浮在這層氣體上，而不會沾在物體表面；一是兩者之間沒有氣體，液滴與物體表面緊密接觸，并被限制或黏滯在上面。過去人們開發(fā)的仿荷葉防水材料只能在第一種情況下起到效果，而他們則讓材料在第二種情況下也能夠有效工作。

“荷葉表面的疏水性完全依賴于液體底下的一層氣體，但這層氣體很容易被破壞，從而使其喪失疏水性能，”負(fù)責(zé)研究的助理教授黃得勝解釋說，“我們的研究采用液體潤滑劑取代氣體，大大提高了表面不沾水的性能。”

為了得到這種不沾水表面，研究人員使用納米技術(shù)在硅片上加工出納米結(jié)構(gòu)的“柱子”，隨后將一層液體潤滑劑灌入納米結(jié)構(gòu)中，以降低對液滴滑動(dòng)的黏滯力。為測試其性能，研究人員將表面傾斜30度，取5微升小水滴放在表面上讓其滑動(dòng)。測試結(jié)果證實(shí)，即使液滴底下沒有氣體存在，這種表面依然可以做到“滴水不沾”，其疏水性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過先前的各種仿生結(jié)構(gòu)。

相關(guān)論文第一作者戴賢明指出，除了硅材料外，金屬、玻璃、陶瓷和塑料也可用來設(shè)計(jì)此類不沾水材料。在工業(yè)上，此類材料具有重要應(yīng)用價(jià)值，比如，可用來提高發(fā)電廠換熱器的冷凝換熱性能，還可防止機(jī)翼結(jié)冰和結(jié)霜造成的安全事故等。