科学家们罗切斯特大学已经使用激光将金属转化为极端拒水或超疏水的材料,而不需要临时涂层。
对于许多应用,如防锈,防冰,甚至在卫生使用中,需要超级疏水材料。然而,正如罗彻斯特的春磊郭解释,最电流的疏水材料依赖于化学涂料。
在一个纸今天发表了应用物理学杂志,郭和他在大学光学研究所的同事,Anatoliy Vorobyev,描述了一种强大而精确的激光图案技术,创造了一个复杂的微观和纳米结构的图案,赋予了金属新的特性。
这项工作建立在该团队早期研究的基础上,他们在早期研究中使用了类似的激光图形技术来转化金属黑色的.郭指出,使用这种技术,他们可以创造不仅是超疏水性的多功能表面,而且是光学的高吸收性。
郭补充说,他的团队的一个巨大优势是,“我们的激光在金属上创造的结构本质上是材料表面的一部分。”这意味着它们不会被擦掉。正是这些图案使金属排斥水。
“这种材料的拒水性能非常强,水实际上会被弹开。然后它再次落在表面,再次被弹开,然后它就会从表面滚下来,”罗切斯特大学的光学教授郭说。整个过程不到一秒钟。
郭发明的材料比特氟龙更滑,特氟龙是一种常见的疏水材料,经常涂在不粘锅上。不像郭的激光处理金属,特氟龙厨房工具不是超疏水。
差异是,为了使水滚动Teflon涂覆的材料,在水开始滑动之前,需要将表面倾斜到几个70度角。你可以通过倾斜小于五度来使水滚动郭金属。
随着水从超级疏水表面反弹,它还收集粉尘颗粒并将它们沿着乘坐。为了测试这种自我清洁物业,郭和他的团队将普通灰尘从真空吸尘器中取出,并将其倾倒在处理过的表面上。
大约一半的灰尘颗粒只用三滴水就被清除了。只滴了十几滴水,水面就一尘不染了。更好的是,它仍然是完全干燥的。
郭先生在发展中国家的超级疏水材料潜在应用兴奋。这潜力激起了票据和梅林达盖茨基金会的利益,支持这项工作。
“在这些地区,收集雨水至关重要,使用超级疏水材料可以提高效率,而无需使用具有高倾斜角度的大型漏斗,以防止水粘在表面上,”Guo说。“第二个应用程序可以创建清洁和更健康的厕所。”
在用水很少的地方,保持厕所清洁是一个挑战。通过加入超疏水材料,厕所可以保持清洁,而不需要用水冲洗。
但在这些申请成为现实,郭国国之前,仍有挑战仍有待解决。它目前需要一个小时的时间才能达到1英寸1英寸的金属样品,并在可以在发展中国家部署之前缩放此过程。研究人员还研究了将技术应用于其他非金属材料的方法。
Guo和Vorobyev使用非常强大但超短的激光脉冲来改变金属的表面。飞秒激光脉冲的持续时间为千万亿分之一秒,但在短脉冲期间,其峰值功率相当于整个北美电网的功率。
Guo热衷于强调这种相同的技术可以产生多功能金属。金属是天然优异的光反射器。这就是为什么他们看起来有闪亮的光泽。因此,将它们变黑可以使它们非常有效地吸收光线。
具有制造金属防水剂的光吸收性能的组合可能导致更有效的太阳能吸收剂 - 太阳能吸收剂,不生锈,不需要多洁净。
郭的团队之前用激光对材料进行了爆炸,并使它们变得亲水,这意味着它们会吸水。事实上,这些材料是亲水性很强的,当它们与一滴水接触时,水就会流动“上坡”.
郭的团队现在计划专注于增加用激光图案化表面的速度,以及研究如何将这种技术扩展到其他材料,如半导体或电介质,开启防水电子的可能性。
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