纳米级精度的表面工程:创造全球最滑防水表面
在科学研究的海洋中,每一次创新突破都像是探索者发现的新大陆,不断推进人类对未知领域的了解和掌握。物理学是科学的一个重要分支,一直以来,科学家们在力学、光学、电磁学等各个领域做出了诸多重要的发现和创新。最近,一项被誉为史上“最具防水性表面”的研究成果,再度属实了科学无止境的可能性。这一重大突破不仅是科学界在表面物理研究方面的里程碑,更将对各种依赖于防水性的工业领域和技术产生深远影响。
科学家们的勤奋和发现精神再次得到验证,他们在对水滴与表面的摩擦关系研究中,发现一种新的物理现象,使水滴能够在表面滑落。这一发现为我们提供全新的视角来研究水滴的滑动性质,这项技术将在包括但不限于管道、光学、汽车和海事工业等领域得到广泛应用。
近期,研究人员在创造史上最具防水性表面方面取得了重大进展。这一突破有潜力彻底改变依赖于防水性的各个行业和技术。
科学家发现了一种让水滴从表面滑落的新机制,这挑战了我们之前对水和固体表面摩擦的理解。这项发现为我们提供了一个全新的视角来研究水滴的滑动性质。这种新技术在很多领域都有应用,比如管道、光学以及汽车和海事行业。
这一研究成果发表在《自然化学》上。
“液态”外层的开发:由芬兰阿尔托大学的罗宾·拉斯(Robin Ras)领导的研究团队开发了具有独特外层的固态硅表面,研究小组使用专门设计的反应器在硅表面上创建了一层类似液体的分子层,称为自组装单分子层 (SAM)。其行为类似于液体的分子层。
增强的防水性:硅表面上的高度可移动的顶端涂层起到润滑剂的作用,使水滴从表面上滑落而不是附着在上面。这创造了高防水的效果。
纳米级精度:研究人员直接进行纳米级别的工作,创造了分子异质表面,使他们能够通过液态外层对硅表面的覆盖进行微调。通过调整反应器内的温度和水含量等条件, 可以精确地控制SAMs覆盖硅表面的程度。这种表面工程的精确控制让科学家创造了全球最滑的液体表面。。
实验结果显示:当SAMs的覆盖度较低或较高时,表面的滑动性更强。研究人员发现,当覆盖度较低时,水分可以在SAM 分子之间自由流动,从而从表面滑落;而当覆盖度较高时,水滴会停留在SAMs的顶部,也可以轻易地滑落。只有在这两种状态之间,水才会粘附在SAMs上并贴在表面上。
潜在应用:这种高度防水的表面的发现对各种行业和技术都有重要影响。它可以改善家庭和工业技术,如管道、航运和汽车工业。此外,它还可以应用于光学、烹饪和交通等领域,其中防水性起着关键作用。
未来,该研究团队计划继续使用他们的自组装单分子层准备试验并对该单层进行改进。