FYI:水最害怕的材料是什么?

"水可以像番茄酱一样滑落。"
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研究人员一直在努力制造超疏水材料——即排斥水的材料——因为蒸汽的冷凝会干扰工业过程的能源效率。这包括核能发电、水资源收集、交通运输、海水淡化和空调。但是,如果使用合适的材料,这些资源密集型过程的成本就可以降低。

麻省理工学院(MIT)应运而生。那里的研究人员开发了浸油表面(LIS),这是一种高度疏水的材料,水滴可以从上面直接滑落。“我们可以证明,水可以像番茄酱一样滑落,”首席研究员 Kripa Varanasi 说。如果你吃过热狗,你就知道这一定是一种非常滑的材料。

甚至称其为一种材料,也有些“滑溜”。LIS 更准确的定义是两种材料之间的相互作用:一种是润滑剂(如油),另一种是疏水表面。表面覆盖着微小的凸起,每个凸起的大小大约与红细胞相当。然后,润滑剂填充了凸起之间的空间,它们共同作用,能够比仅具有疏水图案的表面快10,000倍地排斥冷凝水。

那么,LIS 是世界上最疏水的材料——或者你随便怎么称呼它——吗?嗯……这也挺复杂的。测量疏水性有多种方法,也有不同的实验方式来证明。以这种极度疏水的纳米管材料为例。水会从中“弹开”。观看

这些纳米管肯定比 LIS 疏水性强得多,对吧?毕竟,它们能立即排斥水,而对于 LIS,水只是聚集成团然后滑落。

没那么快。像这里展示的碳纳米管森林这样的材料,在孤立的水滴被放置在表面上时表现很好。通常的疏水材料之所以显示出优异的防水性能,是因为它们表面存在气穴,减少了水滴与下方表面的接触。但是,当试图在上面进行水蒸气冷凝时,它们会失去这些气穴。如果我们测量的是水滴从表面弹开时的接触角,那么我们会认为纳米管是最疏水的。但是,如果我们测量的是在冷凝实验中进行的滚落角,LIS 则会获胜。(要测量滚落角,你需要倾斜表面并测量水滴开始移动的角度。)

由 Kripa Varanasi 提供

麻省理工学院的研究人员希望他们的设计(该设计发表在2012年8月的《ACS Nano》杂志上)能够应用于多种基底和润滑剂。“这种设计吸引人的地方在于,你可以对由钢或钛制成的冷凝管进行纹理化处理。你可以将其应用于金属、陶瓷或塑料,”Varanasi 说。“只要确保表面和润滑剂兼容,你就可以实现这一点。”

 

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