麻省理工学院(MIT)的一个研究小组已经解决了把番茄酱从瓶子里取出来的问题，现在又解决了消费者和制造业的一个新难题:如何让更厚的材料滑动而不粘在一起或变形。
该团队开发的这种光滑涂层被称为液体浸渍表面，它可能有许多优点，包括消除因材料粘在加工设备内部而产生的生产废物。它们还可能改善从面包到药品等各种产品的质量，甚至提高流动电池的效率。流动电池是一种快速发展的技术，通过提供廉价的发电存储，有助于促进可再生能源的发展。
这些表面的设计原理最初是为了帮助食物、化妆品和其他粘性液体从容器中滑出，这是由麻省理工学院机械工程教授克里帕·瓦拉纳西(Kripa Varanasi)和他的前学生列昂尼德·拉波波特(Leonid Rapoport)和布赖恩·所罗门(Brian Solomon)共同设计的。这项新研究发表在杂志上ACS应用材料与接口．
与他们开发的早期表面一样，这些新表面是基于特殊纹理表面和覆盖表面的液体润滑剂的组合，通过毛细管作用和与这种界面相关的其他分子间力保持在原位。这篇新论文解释了基本的设计原则，可以实现几乎100%的摩擦减少这些凝胶状液体。
需要一个挤
这种材料被称为屈服应力流体，包括凝胶和糊状物，无处不在。它们可以在食品、调味品和化妆品等消费品中找到，也可以在能源和制药行业的产品中找到。与水和油等其他液体不同，这些材料不会自己开始流动，即使它们的容器被倒置。开始流动需要输入能量，比如挤压容器。
但这种挤压也有其自身的影响。例如，面包制作机械通常包括刮刀，它会不断地将黏糊糊的面团从容器的两侧推开，但这种不断的刮擦会导致过度揉捏和更密的面包。瓦拉纳西说，光滑的容器不需要刮擦，因此可以生产出味道更好的面包。通过使用这个系统，“除了把所有东西都从容器中取出来，你现在还可以增加”最终产品的更高质量。
他说，对于面包来说，这可能不是关键，但它可以对药品产生重大影响。使用机械刮运器推动药物材料通过混合罐和管道可能会干扰药物的有效性，因为涉及的剪切力会破坏药物中的蛋白质和其他活性化合物。
瓦拉纳西说，通过使用这种新型涂层，在某些情况下可以实现100%的材料阻力降低，相当于“无限滑移”。
拉波波特说:“一般来说，表面是使能者。“例如，超疏水表面使水容易滚动，但不是所有的流体都可以滚动。我们的表面使流体以对它们更有利的方式移动——滚动或滑动。此外，我们还发现屈服应力流体可以在我们的表面上不发生剪切而移动，基本上像固体一样滑动。当你想在加工过程中保持这些材料的完整性时，这是非常重要的。”
就像瓦拉纳西和他的合作者创造的较早版本的光滑表面一样，新工艺首先要制造一个纳米级的表面纹理，要么在表面蚀刻一系列紧密间隔的柱子或墙壁，要么机械打磨沟槽或凹坑。最终的纹理被设计成具有如此微小的特征，以至于毛细管作用——同样的过程允许树木通过树皮下的微小开口把水吸到最高的树枝上——可以在表面的位置上保持液体，比如润滑油。因此，有这种衬里的容器内的任何材料基本上只会与润滑液体接触，并直接滑下来，而不是粘在固体容器壁上。
本文中描述的新工作详细介绍了研究人员提出的原则，以使任何特定应用的表面纹理、润滑材料和制造工艺的最佳选择与其特定的材料组合。
帮助电池流动
这种新涂层的另一个重要应用是一项快速发展的技术——流动电池。在这些电池中，固体电极被悬浮在液体中的微小颗粒浆液所取代，其优点是只要增加更大的容器，电池的容量就可以随时增加。但是这种电池的效率会受到流量的限制。
使用这种新的光滑涂层可以显著提高这种电池的整体效率，瓦拉纳西与麻省理工学院(MIT)教授加雷思·麦金利(Gareth McKinley)和蒋彦明(yetming Chiang)合作，开发了由所罗门(Solomon)和蒋彦明实验室前博士后陈新伟(Xinwei Chen，音译)领导的这种系统。
瓦拉纳西说，这些涂层可以解决流体电池设计者面临的难题，因为他们需要在流体材料中添加碳来提高其导电性，但碳也会使流体材料变得更厚，并干扰其运动，导致“流体电池无法流动”。
所罗门说:“以前的液流电池有一个权衡，当你添加更多的碳颗粒时，液浆变得更导电，但它也会变得更厚，更难以流动。”“使用光滑的表面，我们可以同时获得两方面的好处，允许厚的、屈服应力大的泥浆流动。”
改进后的系统允许使用流动电极配方，与使用传统表面相比，容量增加了四倍，并节省了86%的机械动力。这些结果最近发表在该杂志上应用能源材料．
Solomon解释道:“除了制造一个包含光滑表面的流体电池装置外，我们还制定了其电化学、化学和热力学稳定性的设计标准。”“流体电池的工程表面开辟了一个全新的应用领域，有助于满足未来的能源存储需求。”
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