拓扑流体二极管在多种工业生产应用技术研究-彩票网站注册

企业新闻 | 2021-05-25

【彩票网站】【第二章】液体的定向自输送在能源、微流体、油水分离和水收集领域有着最重要的应用。常规的单向液体输送必须超越液体流动的对称性,通过外部能量的输出,解决因结构面缺乏而导致的刚挂效应。自然界没有多少动植物,比如猪笼草、仙人掌、沙漠甲虫、蜥蜴等。

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它们可以巧妙地依靠自身表面类似的微结构来控制液滴的定向运动,从而在危险的环境中生存。但实际工程应用简单,涉及简单的界面和多个热力学过程。这样,如何开发出一种需要大幅度自然破碎、可以在宽光谱温度场区间构建、无源定向驱动、长距离输送的人工材料体系,是目前面临的主要挑战。

在液滴横向自输运研究领域,一个关键的科学和工程问题是如何设计和开发新的仿生材料,以超越固液界面固有的动态识别时间的物理无限性。传统的超超塑材料(荷叶效应)主要基于微纳结构,力学性能弱,户外耐候性差,化学稳定性差,耐热、耐湿、耐热,加工难度大。

王祖安凯的团队开发了一个基于亚毫米尺度的非常规超增殖系统,在世界上首次发现了超亲水表面上的液滴饼跳跃现象,创建了液滴运动的动力学模型,解释了撞击液滴弹开而不膨胀的机理,并在政治上宣传了130年来人们对固液界面动力学的常规认识。基于该模型,设计和制造了各种亚毫米非常规超弹性表面,将液滴和超弹性表面之间的识别时间的物理无限性延长了80%(NaturePhysics,2014,10,519,Ref。[1])。这项工作也被报道为自然物理学的一大亮点。

此外,在玉莲表面弧度结构的启发下,开发了具有波浪状毫米级恒星弧度的仿生超增生表面,明确提出了超增生表面液滴的不对称跳跃理论,将固液认知时间的理论无限性延长了40%以上(NatureCommunications,2015,6,10034,参考文献[2])。同时,将荷叶效应和猪笼草效应有机结合,解释了液体膜上类荷叶效应的物理机制(NatureCommunications,2015,6,10034,参考文献[3]),为开发非常规的过度增殖表面提供了新思路。在液滴纵向自驱动输运研究领域,王祖安凯团队通过控制表面润湿性和图案化,系统研究了如何在简单的工作条件下构建液滴输运和能量转换。

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在低温下,他们明确提出了实时增强膜状和液滴状凝结的策略,成功研制出了含新旧夹杂物的微纳结构,实时加速了液滴的组成和自驱动,大大提高了表面传热效率(AdvancedFunctionalMaterials,2011,21,4617,cover,reference[4];ACSNano,2015年9月71日,封面,参考文献[5])。其中,高级功能材料方面的工作被《自然物理学》的编辑们评价为长期以来表面工程领域最具创新性的研究工作。。

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