教师研究:教授kripa瓦拉纳西



液滴打破理论时间屏障上弹跳

 

由David钱德勒,bt365手机新闻办公室

 

那些谁研究疏水材料 - 水脱落的表面,如那些在自然界中发现和在实验室中创造的 - 熟悉的花费水滴从这样的表面反弹打发时间的理论极限。但bt365手机的研究现在已发现了一种方法通过感知屏障破裂,由至少40%的减少的接触时间。

Varanasi 性质 Cover

他们的发现 报道在一份文件在该杂志 性质 通过kripa瓦拉纳西,在bt365手机机械工程系副教授共同撰写,与詹姆斯鸟,前bt365手机博士后谁现在是机械工程波士顿大学,前bt365手机博士后拉杰夫DHIMAN助理教授,以及最近bt365手机博士学位收件人hyukmin权一起。

“是滴保持与表面接触的时间很重要,因为它控制质量,动量和能量的下降和表面之间的交流,”瓦拉纳西说。 “如果你能得到滴反弹速度更快,可以有很多优势。”

例如,在试图防止冰在飞机机翼上的堆积,雨滴的接触时间是至关重要的:较长的液滴停留在与表面接触反弹之前,更大其代替冷冻的机会。

根据理论极限,最小时间弹跳液滴可以留在与表面接触 - 第一散开成薄饼状,然后由于表面张力拉回向内和弹跳远 - 依赖于振荡的时间段振动落,也被称为瑞利时间。以实现最小的接触时间的方式,传统的观点认为,是最小化如通过创建低粘合超疏水表面水和表面,之间的相互作用。

但瓦拉纳西的研究小组发现,一种特定的方式增加表面相互作用可以加速超越以前的极限的过程。促进这种互动,他们增加了宏观的功能 - 比如打破液滴的对称性,可以起到分割它的脊,使其在高度不规则形状的后坐力。这些脊状表面可以具有接触时间是比控制表面短40%。

“我们已经证明,我们可以使用表面纹理重塑下降,因为它反冲,在整个接触时间显著减少这样的方式,说:”鸟,该论文的主要作者。 “的结果是,在表面保持干燥更长,如果该接触时间被减少,这也在可用于各种应用中是有用的潜力”。

Kripa Varanasi

副教授kripa瓦拉纳西
图片来源:托尼pulsone。

与这种减少接触时间,研究人员能够表明液滴冻结这些对称破裂表面上之前弹开;上控制面,液滴逮捕和固化的表面上。 “我们可以进一步降低它,”瓦拉纳西说,通过纹理的优化。 “我希望我们能设法得到降低70%到80%。”

瓦拉纳西的小组的发现还可能对生态环境的影响:研究人员发现,一些蝴蝶的翅膀自然产生同样的效果,限制的可能性,水将分布在机翼和削减空气动力特性 - 一个明显的生存优势。 (在机翼的情况下,它是内静脉创建液滴无效化表面的脊。)

同样,金莲花叶的叶脉,不像大多数的叶子,放在最上面,在那里他们服务分手那地有水滴。bt365手机的研究人员发现,滴反弹既蝴蝶翅膀和金莲花叶比他们弹开荷叶,这通常被认为是不润湿表面的“金标准”更快。

瓦拉纳西指出创建所需的表面纹理实际上是非常简单的:脊可以由普通的铣削刀具,例如铝板的表面上产生,使过程可扩展到工业水平。这样的纹理也可以在织物表面产生,他说,作为一个潜在的替代现有的防水涂料,其安全由环保局已受到质疑。

霍华德石,在普林斯顿大学机械和航空航天工程学教授谁没有参与这项工作,说:“这篇论文提供了新的思路和表面纹理如何降低弹跳液滴的接触时间的新见解。 ......这将是有趣的,看看这些想法可能在未来应用可能的方式。”

除了防水和防止表面结冰的,该技术可以在其他领域的应用,瓦拉纳西说。例如,如果水在其表面上积聚在发电厂的涡轮机叶片变得效率更低。 “如果你可以让刀片留干燥时间越长,你在效率的颠簸起来,”他说。这种新技术还可以减少对表面,其中微滴,特别是如果它们是酸性或含有污染物,有助于降解腐蚀。

研究由美国国防高级研究计划局,美国bt365手机能源问题的倡议,美国国家科学基金会,以及技术创新的bt365手机德什潘德中心的支持。