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发表于2016-10-20    682人浏览    0人跟帖    复制链接  只看楼主

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超级防水材料:可以让表面水滴直接弹走


美国科学家最近利用激光蚀刻技术研究出一种新型的防水材料,使落在表面的水滴可以被直接弹走。


这项研究是由来自纽约罗切斯特大学的光学物理学家Chunle Guo负责主导的。他们利用激光在金属表面蚀刻出微米和纳米级别的微型图案,使材料表面具有非常强的斥水性或排水性特点。当水滴落到这样的表面上会被排斥并直接反弹走。这项研究成果被发表在1月20日的《应用物理学杂志》上。


与典型的化工涂料或镀膜相比,这样的材料表面更加防水且不易磨损。我们生活中使用的平底不粘锅使用的是聚四氟乙烯镀膜,用聚四氟乙烯做镀膜的表面需要被倾斜至70度才能让水流走,而新材料需要的倾斜角度不超过5度。


此外,这种特殊的表面还具有很强的自清洁性。当水滴从它的表面被弹走时,也会将落在表面的灰尘一起带走。


研究者为了测试它的自清洁功能,用真空吸尘器对着材料表面喷射灰尘。通过实验发现,仅用3滴水就可以去除材料表面上一半的灰尘颗粒,用12滴水就可以成功去除所有灰尘,而材料表面却是完全干燥,一尘不染。


在进行这种新材料表面研制时,研究团队利用功能强大但很短的激光脉冲去蚀刻铂、钛或黄铜的表面。每个激光脉冲虽只持续约千万亿分之一秒,但达到的峰值功率相当于整个北美电网功率总和。


这种防水材料的应用前景和想象空间非常广阔:可以用在飞机机翼表层以防止飞机飞行时水滴结冰的危险,可以用在汽车表层使车主们从此不用再洗车,甚至可以用来研制出免清洗的马桶,给非洲缺水地区送去福利。


此外,研究者还通过相同的激光蚀刻图案技术将金属变黑,从而使材料表面还兼具很好的吸光特性,将其应用于太阳能电池板,既防水不生锈也不需要清洁。


当然,目前这项技术还面临很多挑战,比如用激光在金属表面蚀刻出长宽各1英寸(2.5厘米)的面积需要花费1个小时。而未来,团队还会将此方法尝试应用在非金属材料上。如果真的可以实现,那么完全防水自净的屋顶、帐篷、衣服等等也将成为可能。


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