蝴蝶的翅膀?yàn)槲覀兲峁┝撕芎玫撵`感,告訴我們靈活有彈性的材料是如何具有超疏水性的。下面,就讓我們跟著隨蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究者們一起,探索材料的彈性與疏水性到底具有怎樣的一種關(guān)系。這項(xiàng)新的發(fā)現(xiàn)可以用于提高帳篷或服裝等織物的防水性。
由蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH Zurich)的Dimos Poulikakos教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)證實(shí),通過提高材料的靈活性和彈性,可以增加材料表面的抗水性??茖W(xué)家們對(duì)固定在固體基質(zhì)上的超疏水薄膜和懸空從而可以發(fā)揮其靈活性的薄膜進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)具有最佳厚度和彈性的懸空薄膜比固定在基質(zhì)上的相同薄膜的疏水性高1.6倍。
Poulikakos集團(tuán)的資深科學(xué)家Tom Schutzius通過一個(gè)防雨材料的例子說明了柔性材料的優(yōu)勢——雨滴撞在材料表面,如果該材料具有彈性,那么它對(duì)雨滴的沖擊就具有一定的緩沖性,雨滴會(huì)有輕微的反彈。但是如果材料不具有靈活性,那雨滴對(duì)其的沖擊就很大,材料表面就更容易被打濕。
納米粒子,化學(xué)和彈性
專家指出,如果水滴在一些表面,如超疏水表面上形成小珠子,當(dāng)表面僅有略微傾斜時(shí),這些小珠子都可以自由滾動(dòng)。ETH的研究人員使用納米粒子和防水化合物對(duì)彈性彈簧鋼板或聚乙烯薄膜進(jìn)行涂層,制備了他們自己的超疏水薄膜。這種納米顆粒使材料表面變得更加粗糙,減少了材料表面與水滴的接觸面積。這就像是一個(gè)人躺在一地釘子上,僅有很少的接觸面積。同樣,水滴對(duì)像釘子床一樣的表面的吸附力很小。
此外,科學(xué)家們對(duì)蝴蝶翅膀的靈活性進(jìn)行了測試。這項(xiàng)研究的主要作者——ETH的博士研究生Thomas Vasileiou 說道:“在自然界中,有許多靈活性增強(qiáng)超疏水性的表面。例如一些昆蟲和鳥類的翅膀,以及某些植物的葉子。”這項(xiàng)研究已經(jīng)被發(fā)表在PNAS期刊上。
研究人員不僅詳細(xì)地驗(yàn)證了材料的輕盈性和彈性與其疏水性的關(guān)系,同時(shí)也描述了一般性規(guī)則——靈活性可以用于發(fā)展極度防水的材料。將來,這可以被用來進(jìn)一步提高各種材料的防水性,例如,彈性纖維和剛性纖維可以被編織進(jìn)帳篷和防水衣服以提高它的彈性。
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