一种新的方式,使液滴客场反弹



在许多情况下,工程师希望的水滴或其他液体与他们落在表面的接触最小化。液滴是否目标是保持冰从降雨过程中从表面飞机机翼或风力涡轮机叶片,或防止热损失建立,或防止在暴露于海洋喷雾表面盐积聚,使得反弹离开尽可能快地和最小化与该表面接触的量可以是键,保持系统正常运行。

即在通过微小的环状图案的特制表面降落的液滴向上飞溅在碗形状,如在此照片可见,而不是在表面上铺开,从而最大限度地减少水的与所述表面接触。图片:亨利·吉拉德,吉姆包,并kripa瓦拉纳西

现在,在bt365手机的一个研究由研究员演示了一个新的方法来减少液滴和表面之间的接触。而以前的尝试,包括由同一个团队的成员,主要集中在减少时间的液滴与表面接触停留的时间,新的方法,而不是集中在接触的空间范围,试图多远液滴利差减少走出反弹走之前。

新的研究结果在该杂志描述 ACS纳米 在bt365手机的研究生亨利·吉拉德,博士后丹·索托和机械工程kripa瓦拉纳西教授的论文。的关键过程中,他们解释,是创建该材料的表面上的一系列凸起的环形状的,导致下落液滴在碗形图案,而不是在整个表面平坦流出向上飞溅。

工作是一个后随 早期项目 通过瓦拉纳西和他的团队,在他们能够通过创建表面,这打乱了影响飞沫的传播模式上隆起的脊,以减少液滴的接触时间的表面上。但新的工作借此更远,实现的接触时间和液滴的接触面积的组合更大的减少。

为了防止在飞机机翼结冰,例如,它获得影响水反弹远在更短的时间比它采取的水冻结的液滴是必不可少的。早期的脊表面并减少接触时间成功,但瓦拉纳西说:“从那以后,我们发现有一个在比赛还有一件事在这里,”这是降篮板和反弹之前多远展开。 “降低影响液滴的接触面积也应该对互动的传递性能产生巨大的影响,”瓦拉纳西说。

球队开始了一系列的实验表明上述募集大小正合适的戒指,覆盖面,将导致水从撞击的液滴散开向上,而不是飞溅,形成碗状飞溅,而那角向上飞溅可以通过调整这些环的高度和轮廓来控制。如果环比液滴的尺寸过大或过小,系统变得不太有效或根本不能正常工作,但是当尺寸是正确的,效果是显着的。

事实证明,减少单独的接触时间是不足以实现接触的下降幅度最大;它是这是关键的时间和接触面积的组合。在一个轴上,和在另一轴上的接触面积接触的时间的曲线图,真正重要的是在曲线下的总面积 - 即,时间的产品和接触的程度。蔓延的面积“是,没有人触动另一轴”在以前的研究,吉拉德说。 “当我们开始这样做,我们看到了一个剧烈的反应”,由90%减少液滴的总时间和面积接触。 “通过形成‘waterbowls’减少接触面积的想法对降低比单纯减少接触时间,整体联动更大的影响,”瓦拉纳西说。

当液滴开始尽快,因为它击中圆的边缘它开始偏转上升的圆圈内展开。 “其势头被向上重新定向,”芝说,虽然它结束了向外大约尽可能将否则铺展,它不再是在表面上,因此不冷却该表面关闭,或导致结冰,或阻断在“防水”面料毛孔。

 

信用:亨利·吉拉德,丹·索托和kripa凡瑞娜丝

本身可以以不同的方式和不同的材料制成的环,研究人员说 - 这只是大小和间距的事项。对于一些测试,他们使用的环的3-D印刷在基板上,并对于其他人,他们使用的表面通过类似于在微芯片的制造中使用的蚀刻工艺产生的图案。其它环是通过塑料计算机控制研磨制成。

而较高速度的液滴的影响通常可以是更具破坏性到表面上,与该系统中的较高速度实际上改善重定向的效力,清除比在较低速度更加液体。这对实际应用的好消息,例如在处理雨水,具有相对高的速度,吉拉德说。 “它的实际工作更好更快的你走了,”他说。

研究人员表示,除了保持冰过飞机机翼,新的系统可以有各种各样的应用。例如,“防水”的面料会变得饱和,并开始时水填补了纤维之间的空间,但与表面环处理,面料保留了他们流下的水更长的能力,以及更好的整体进行泄露,吉拉德说。 “有使用的环结构的提高了50%,”他说。

这项研究是由bt365手机的德什潘德技术创新中心的支持。