東南大學張友法教授團隊《Small》封面論文:越磨越好的捕霧超疏

2024年04月06日13:45:04 科學 1059

標題:東南大學張友法教授團隊在《Small》發表封面論文,展示新型超疏水單元胞塗層的高效捕霧性能

近期,東南大學張友法教授領導的研究團隊在材料科學領域取得了顯著成就,其研發的一種新型超疏水單元胞塗層榮登國際期刊《Small》的封面。這一突破性研究成果彰顯了該團隊在表面潤濕性調控及其應用方面的前沿地位,並為高效捕霧技術的發展提供了新的視角和解決方案。

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這種超疏水單元胞塗層以其卓越的性能引起了廣泛關注,它通過模擬自然界中植物葉片和昆蟲翅膀等生物表面的微觀結構,利用微納米級的複合結構設計,實現了對水滴極佳的排斥效果。在高濕度或霧氣環境中,這種塗層可以有效捕捉並迅速排除微小的水滴,從而保持表面的乾燥和清潔。

研究背景中,張教授團隊注意到在許多工業過程中,如海上鑽油平台、窗戶玻璃、汽車鏡面和太陽能面板等場合,霧氣的形成會造成嚴重的視障和效率損失。因此,開發一種能夠有效解決這一問題的材料具有重要的實際應用價值。

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研究過程中,團隊採用了創新的製造技術,精細地構建了具有優良性能的超疏水表面。這些表面由規則排列的微米級凸起構成,凸起之間布滿了納米紋理,形成了所謂的「單元胞」結構。正是這些微觀結構賦予了塗層其超疏水性——接觸角大於150度,滾動角小於10度。

實驗結果顯示,經過優化設計的超疏水單元胞塗層在捕霧效率上遠超過傳統的超疏水表面。在實驗室的測試中,該塗層展現出了優異的抗結霜和自清潔能力,即便在低溫和高濕度環境下也能維持其性能。此外,該塗層還顯示出了良好的耐磨性,即使經過多次磨損測試後,仍能保持其超疏水特性,這為實際應用中的耐久性提供了有力證據。

該研究不僅揭示了超疏水表面在微觀結構設計上的關鍵因素,也為製備具有特殊潤濕性表面的材料提供了新的理論指導和技術路徑。張教授團隊的這一成果預示著超疏水材料在防污、防冰、流體控制等領域的應用將更加廣泛和高效。

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展望未來,張教授團隊致力於進一步改進這種超疏水單元胞塗層的性能,包括提升其在極端環境下的穩定性以及探索其在其他領域的應用潛力。隨著研究的不斷深入和技術的持續創新,這種新型塗層有望在不久的將來成為眾多工業應用的標準配置,為我們帶來更加清晰的視野和高效的運作。

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