供您參考:水最害怕什麼物質? 供您參考:水最害怕什麼物質?

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研究人員一直在努力研發超疏水材料——一種能夠排斥水的材料——因為水蒸氣的冷凝會影響工業製程的能源效率。這些過程包括核能發電、雨水收集、交通、海水淡化和空調。但如果能找到合適的材料,這些資源密集過程的成本就能降低。

麻省理工學院的研究人員開發了一種名為「潤滑劑浸漬表面」(LIS)的材料,這種材料具有極強的疏水性,水滴會直接從其表面滑落。 「我們可以證明,水滴會像番茄醬一樣滑落,」首席研究員克里帕·瓦拉納西說。如果你吃過熱狗,就知道這種材料一定非常滑。

甚至稱之為一種材料都顯得有些牽強。更準確地說,LIS 是兩種物質之間的相互作用:一種是潤滑劑(例如油),另一種是疏水錶面。該表面覆蓋著微小的凸起,每個凸起的大小與紅血球相仿。潤滑劑填充在凸起之間的空隙中,兩者共同作用,使冷凝水的排斥速度比僅有疏水圖案的表面快 10,000 倍。

那麼,LIS是世界上最疏水的材料嗎?或者你想怎麼稱呼它都行?嗯……這個問題也蠻複雜的。測量疏水性的方法有很多種,也有各種不同的實驗可以證明這一點。就拿這種極其疏水的奈米管材料來說吧。水會從它表面彈開。請看:

水滴在超疏水碳奈米管陣列上彈跳

這些奈米管的疏水性肯定比LIS強得多,對吧?畢竟,它們能瞬間排斥水,而水在LIS上只會聚集並滑落。

別急。像圖中所示的碳奈米管陣列這樣的材料,在表面放置單一液滴時表現出色。通常的疏水材料之所以具有優異的防水性能,是因為其表面上有氣穴,可以減少水滴與下方表面的接觸。但是,當水在其表面冷凝時,這些氣穴就會消失。如果我們測量的是液滴從表面反彈時的接觸角,那麼你會認為碳奈米管的疏水性最強。但如果我們測量的是冷凝實驗中的滾動角,那麼LIS材料就更勝一籌。 (測量滾動角的方法是傾斜表面,並測量液滴開始移動的角度。)

感謝 Kripa Varanasi 提供圖片

麻省理工學院的研究人員希望,他們發表在2012年8月《ACS Nano》雜誌上的設計能夠適用於多種基材和潤滑劑。 “這項技術的吸引力在於,它可以對鋼或鈦製成的冷凝管進行表面紋理化處理。它還可以應用於金屬、陶瓷或塑料,”Varanasi說道,“只要確保表面和潤滑劑相容,就能實現這一目標。”