Inženieri izstrādā materiālus, kas var palikt sausi zem ūdens mēnešiem ilgi

Attēls: Ziemeļrietumu universitāte

Saskaņā ar teikto, inženieri ir tuvu tam, lai pilnveidotu materiālus, kas var palikt sausi mēnešiem ilgi, pat pilnībā zem ūdens šonedēļ publicētais pētījums iekšā Zinātniskie ziņojumi . Iedomājieties zemūdeni, kas nekad nesamirkst, vai cauruli, kas padod šķidrumus, nekad tiem nepieskaroties. Ir daudz diezgan acīmredzamu lietojumprogrammu.

Konkrētāk, Ziemeļrietumu universitātes pētnieki ir noteikuši ideālo 'nelīdzenuma' daudzumu, kas virsmai vajadzētu būt, lai pilnībā atgrūstu ūdeni. Šis nelīdzenums rodas, ja materiālā ir iegravētas nelielas ielejas, kuru platums ir mazāks par vienu mikronu (mazāk nekā viena miljonā daļa no metra), kā rezultātā tiek iegūts smalks nanomēroga velvets, kas veicina ūdens tvaiku veidošanos.



'Kad ielejas ir mazākas par vienu mikronu, tajās zemūdens iztvaikošanas vai putošanās rezultātā uzkrājas ūdens tvaiku vai gāzes kabatas, tāpat kā ūdens lāse iztvaiko, to neuzvārot,' piedāvā vadošais pētnieks Neelesh A. Patankar. paziņojumu . 'Šīs gāzes kabatas novirza ūdeni, saglabājot virsmu sausu.'



Tātad tikai šo nanoieleju virsotnes faktiski saskaras ar šķidrumu. Ieslodzītā gāze neļauj tai iekļūt tālāk, taču šeit ir izaicinājums: kā nodrošināt, lai notvertā gāze neizšķīst šķidrumā un neļautu tai veiksmīgi 'slapināt' virsmu? Turklāt, ja tas ir paveikts, kā nodrošināt, lai tvaiki pietiekami kondensētos (pateicoties spiedienam vai temperatūrai), lai šķidrums varētu iekļūt?

Attēls: Vladsinger/Wiki



Superhidrofobitāte nav pavisam jauna tēma. Pētnieki jau kādu laiku to ir dzenājuši, un ideāls ir Cassie-Baxter valsts . Šeit ūdens pilieni spēj atvēsināties šo ieleju virsotnēs, tajās neieripojot. Tas notiek, kad saskares leņķis starp virsmu un pilienu pārsniedz 140 grādus (augšpusē). Vieglāk to vienkārši vizualizēt: lielāks leņķis, mazāks kontakts, mazāk iespiešanās.

kur tagad ir Džonatans Teilors Tomass

Inženieri var paveikt dažas pārsteidzošas lietas ar virsmām, kas nav iegremdētas, taču, tiklīdz mēs sākam iegremdēt lietas, tas kļūst sarežģīti. Cassie-Baxter stāvokļa saglabāšana nodrošinās praktiski sausu virsmu, kamēr tā ir iegremdēta šķidrumā,' raksta Patankars un viņa grupa. 'Tas ir sarežģīti, jo gaiss nelīdzenuma ielejās var izšķīst šķidrumā, ja šķidrums ir nepietiekami piesātināts ar gaisu. Tādējādi, lai zem ūdens virsma būtu praktiski sausa, ir jāuztur gāzes fāze nelīdzenuma ielejās.'

Tāpēc viņi pārbaudīja virkni nelīdzenuma skalu, tiecoties pēc optimālajiem virsmas raupjuma ieleju izmēriem. Viņi atklāja, ka, ja platums ir simtiem nanometru vai mazāks, materiāli var palikt sausi, bet virs 10 mikroniem, un mēs esam izmirkuši.



Kā atzīmē autori, šī ir parādība, ko daba jau ir panākusi, un to var novērot tādos kukaiņos kā ūdenslīdēji un ūdensblaktis. Tiem ir ūdens saskares virsmas, kas ir līdzīgas paklājam, ar sīkām smailēm, kas mijas ar porām, starp kurām ir mazāks par vienu mikronu attālums. Poras aiztur gāzi, un kukaiņi paliek sausi: iebūvēti lietussargi.

Interesanti Raksti