荷叶促进了新技术的产生
三 31st, 2010 | By | Category:

荷叶具有很好的排水性和排污性,而它的这一独特属性正促使着科研工作者在技术上去模拟它。比如说,NASA就一直致力于研究能够排水排污的宇宙飞船的覆盖涂层;Duke大学也在试图将荷叶的疏水性应用于一些人工材料中;而Georgia Tech也同样努力将这一特性扩展到太阳能电池阵列以及其它科技中。

NASA一直希望能够降低航空研究中宇航服、宇航器等设备表面上的尘埃附着。这些尘埃颗粒往往会给宇航服和相关设备带来毁灭性破坏。由于宇航服和宇航设备的不同特性,我们就需要两种xx不同的覆盖涂层。一种是应用于宇航服上的具有极强柔韧性的材料;而另一种则是要用于那些刚性器材及其组件上的。

目前所使用的涂层是由硅、氧化锌和其它一些氧化物合成的。这种涂层也广泛应用于窗户上,而且还可以扩展用于汽车挡风玻璃、照相机透镜和眼镜等。不幸的是,我们还需要进一步加工,才能将目前所使用的这种涂层应用于宇航设备中。而且,在其中加入xx剂也是必不可少的环节。

给涂层中加入xx剂,不仅能够有效地减少xx数量,而且还降低了人为将地球上的菌类转移到其它太空星球上的可能性。当然,xx减少了,这些宇航服装设备等发出臭味的可能性也会大大降低。处于宇航设备表面上的xx往往更易繁殖并变臭。一旦我们可以给这些宇航设备加上一层xx涂层,宇航人员在这些狭小空间站内的生活也必将变得更加舒适。

同时,Duke大学也一直在研究如何将荷叶的疏水性应用于我们的现实生活中。

表面粗糙的荷叶却有着双层结构,其顶层是由一排排细小的纳米尺度的柱子构成的,而底层则有一些无规律排列的微米尺度结构组成。由于这样一个独特的结构属性,水滴往往只能处于荷叶实际表面的更高处,因此也就变得更易流动。这就是自然科学中所称的“超疏水性”。

Duke大学工程师、机械工程与材料科学系的副教授、Duke大学微生理化学动力学实验室负责人。Chuan-Hua Chen用硅基地上的碳纳米管复制出了一个类似于荷叶双层结构的材料。而且表面越干燥最终得到的结果就越好。

其实荷叶的超疏水性已经得到了比较广泛的应用,这里面包括一些自清洁材料、减阻、水管理等等。模拟荷叶的超疏水性还能够促进珠状凝聚物的形成,从而提高微电子冷却中的热量传递速度。

Georgia Tech目前正在开发利用荷叶的自清洁功能。其中一些应用已经能够帮助制作更多的可信赖电子传输系统和太阳能电池阵列,使它们都保证了极高的工作效率。Georgia Tech材料科学与工程系的教授C. P. Wong与Yonghao Xiu、Lingbo Zhou、Dennis Hess等人合作由硅树脂、碳氟化合物和钛氧化物、硅氧化物等无机物合成了一种新型的覆盖涂层。这一涂层不仅经久耐用,而且还能够承受紫外辐射。其它由荷叶的疏水性而发的研究工作包括以下几个方面:一个是改善现有的可移植性医疗设备,并使其对血细胞产生排斥从而避免凝块现象;另一个则是利用荷叶涂层来避免MEMS结构与其基底之间强烈的“静摩擦”粘合力。而这些粘合力往往会使结构发生变形,并最终造成设备的功能消失。

由此看来,荷叶已经为我们目前的科研工作展示了一个很好的模板作用。而不同的科研工作者们也都在竭尽全力地去充分开发利用这项自然特性,并使之更好地为我们的生活所应用。

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