作者:张梦然 来源:科技日报 发布时间:2023/10/25 14:55:38
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有史以来最防水表面出现,对光学、微流体研究等将产生重要影响

 

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液体状分子层排斥水滴的艺术渲染图。
图片来源:叶卡捷琳娜·奥斯梅希娜/阿尔托大学

科技日报北京10月24日电 (记者张梦然)芬兰阿尔托大学研究人员在最新一期《自然·化学》上发表了一篇论文,描述了一种使水滴从表面滑落的新机制。这一发现挑战了有关固体表面和水之间摩擦力的现有观点,并为在分子水平上研究液滴滑移性开辟了一条新途径。这项新技术可应用于多个领域,包括管道、光学、汽车和海运行业。

类液表面是一种新型的防液滴表面,与传统方法相比,它具有许多技术优势。它们具有高度流动性的分子层,但通过共价键连接到基材上,使固体表面具有类似液体的品质。研究团队使用专门设计的反应器在硅表面创建了一层类似液体的分子层——自组装单分子层(SAM)。通过仔细调整反应器内的温度和水含量等条件,研究人员可微调单层覆盖的硅表面的面积。通过将反应器与椭偏仪集成,研究人员可观察SAM非凡的生长细节。

研究表明,当SAM覆盖率较低或较高时,表面会更加光滑,在低覆盖率时,硅表面是最普遍的成分,在高覆盖率时,SAM是最普遍的成分。

在低覆盖率下,水会在表面形成一层薄膜,这通常被认为会增加摩擦力。但研究发现,水在SAM覆盖率较低的SAM分子之间自由流动,并从表面滑落。当SAM覆盖率较高时,水会停留在SAM顶部并同样容易滑落。只有在这两种状态之间,水才会黏附在SAM上并黏附在表面上。

事实证明,这种新方法非常有效,因为研究团队创造了世界上最光滑的液体表面。这一发现有望对任何需要防液滴表面的地方产生影响,涵盖了从日常生活到工业解决方案的数百个示例。

研究人员表示,管道传热、除冰和防雾等都是潜在的用途。它还将有助于微流体技术,其中微小的液滴需要平稳地移动,有助于创建自清洁表面。

(原标题:有史以来最防水表面出现,对光学、微流体研究及烹饪均将产生重要影响)

 
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