新しい材料は、水滴がそこから「ジャンプ」するのを助けました

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新しい材料は、水滴がそこから「ジャンプ」するのを助けました
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Anonim
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時計回り:2つの水滴が合流する動き

デューク大学(ノースカロライナ州ダーラム)の材料科学者は、外部の助けなしに水滴が表面から「ジャンプ」できる繊維状の材料を開発しました。プロセスの推進力は、個々の液滴が疎水性繊維の表面で合体するときに放出される機械的エネルギーです。この研究は、Physical Review Lettersに掲載されており、Physics誌に要約されています。

研究者たちは、材料の基礎としてテフロンでコーティングされた非常に細い銅線を使用しました。このようなワイヤーは、それ自体が疎水性であるため、その上に落ちる水滴はほぼ球形になります。

コンピュータシミュレーションの助けを借りて、著者は、2つの滴が一緒にくっつくと「跳ね返り」につながり、水がワイヤーの表面を壊す可能性があることを示しました。以前は、この結果は超疎水性表面でのみ知られていましたが、新しい研究では、通常の疎水性オブジェクトでもこの特性を観察することができました。物理学者は、表面からの分離が、特定の重要なものよりも、液滴の直径と繊維の直径の比率が大きい場合に発生する可能性があることを発見できました。比率が高いほど、表面からの液滴の剥離率が高くなります。

水滴は、表面積を減らしたいという願望のためにくっつきます。 2つの液滴が1つに融合すると、総面積が減少し、補償されたエネルギーの一部が機械的な動きの形で放出されます。

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銅-テフロン繊維の表面での液滴形成のビデオ映像

研究の著者によると、彼らは非平面材料上の表面からの液滴剥離の影響を最初に観察しました。同様の効果は、製造などで霧から水分(必ずしも水ではない)を収集する技術の開発に役立ちます。第一に、この収集方法は、水分から表面をきれいにするための機械的努力を必要とせず、第二に、従来の疎水性表面への効果の実装は、表面の高価なナノ構造化を必要としない(超疎水性効果に必要である)。物理学者によると、この材料はまた、エマルジョン中の液滴が互いにくっつく原因となる可能性があります。これは、水や油などのさまざまな微細な混合物、または同様の非混和性システムを分離するのに役立ちます。

大気中の水分を集めるためにこのデザインを使用することはおそらくうまくいきません。 MITの独立した専門家GarethMcKinleyによると、材料を構成する細い繊維は、自然界で時々発生する突風に耐えられない可能性があります。

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