Wissenschaftler an der US--Abteilung von das Brookhaven-Nationalem Laboratorium der Energie haben den ersten Blick von winzigen Luftblasen erreicht, die Wasser vom Nassmachen einer Super-nichtsteuerknüppel Oberfläche halten. Ausführliche Information über die Größe und die Form dieser Blasen - und das Nichtsteuerknüppel Material die Wissenschaftler hergestellt durch „Pockemarkierung“ ein glattes Material mit den Kammern, die bloße Billionste eines Meters messen - wird Onlineheutiger tag in den Zapfen Nano-Schreiben veröffentlicht.
In dieser Abbildung ist das zentrale Bild das optische Profil eines Wasserabsinkens, das auf „nanopitted“ Silikon gelegt wird; das rechte Bild ist ein ScannenElektronenmikroskopbild der nanocavities; und das linke Bild ist eine Karikatur, welche die Form der nanobubbles darstellt, wie von den Röntgenstrahlmaßen geschlossen.
„Unsere Ergebnisse erklären, wie diese nanocavities kleine Blasen, die die Oberfläche extrem Wasser abweisend machen,“ sagten Brookhaven-Physiker und führenden Autor Antonio Checco einschließen. Die Forschung könnte zu eine neue Klasse Nichtsteuerknüppel Materialien für eine Benutzungsmöglichkeit, einschließlich Verbessernleistungsfähigkeit Triebwerkanlagen, schnellere Boote und Oberflächen führen, die gegen Verunreinigung durch Mikroben beständig sind.
Nicht-Steuerknüppel Oberflächen sind zu vielen Bereichen der Technologie, von der Luftwiderstandreduzierung zu enteisenden Agenzien wichtig. Diese Oberflächen werden normalerweise erstellt, indem man Beschichtungen, wie Teflon, an den glatten Oberflächen anwendet. Aber vor kurzem - die Führung von den Beobachtungen in der Beschaffenheit, vornehmlich im Lotosblatt und in etwas Vielzahl von Insekten übernehmend - Wissenschaftler haben festgestellt, dass ein Bit der Beschaffenheit helfen kann. Indem sie topographische Merkmale auf Oberflächen enthielten, haben sie extrem Wasser abstoßende Materialien erstellt.
„Wir rufen dieser Effekt „superhydrophobicity, „“ sagte Brookhaven-Physiker Benjamin Ocko. „Es tritt, wenn Luftblasen in den strukturierten Oberflächen eingeschlossen bleiben auf, dadurch drastisch es verringert es den Bereich der Flüssigkeit in Verbindung mit dem Körper.“ Dieses erzwingt das Wasser zur Kugel oben in Perle geformte Absinken, die schwach an die Oberfläche angeschlossen werden und betriebsbereit ausspeichern können, sogar mit der geringfügigsten Neigung.
„, dem ersten Blick von nanobubbles auf einer superhydrophobic Oberfläche erstellten uns zu erhalten eine regelmäßige Reihe von mehr als Nano-kammern Trillion auf einem andernfalls Planum und beschichteten sie dann mit einem wachsähnlichen Tensid,“ sagte Charles-Schwarzes, einen Physiker in Brookhavens Mitte für Funktions-Nanometerials.
Dieses, das, nanoscale Texturoberfläche beschichtet wurde, war viel Wasser abstoßender als das Planum, das allein ist und schlug das Bestehen von nanobubbles vor. Jedoch weil das nanoscale nicht unter Verwendung der gewöhnlichen Mikroskope zugänglich ist, klein bekannt über diese nanobubbles.
Um eindeutig zu prüfen dass diese ultra-kleinen Blasen anwesend waren, führte das Brookhaven-Team Röntgenstrahlmaße an der Nationales Synchroton-Lichtquelle durch. „Durch das Überwachen, wie die Röntgenstrahlen, die gebeugt werden oder weg von der Oberfläche aufgeprallt sind, wir kleinen Merkmalen des Bildes zu den extrem in der Lage sind und zeigen, dass die Kammern größtenteils mit Luft gefüllt wurden,“ sagte Brookhaven-Physiker Elaine DiMasi.
Checco fügte, „Wir waren überrascht hinzu, dass Wasser nur ungefähr 5 bis 10 nm in die Kammern - eine Menge entsprechend nur 15 bis 30 Schichten Wassermolekülen - Unabhängiger der Tiefe der Kammern eindringt. Dieses liefert den ersten unmittelbaren Beweis der Morphologie solcher kleinen Blasen.“
Entsprechend den Beobachtungen der Wissenschaftler sind die Blasen nur ungefähr 10 nm an Größe - über die Zehntausendzeiten, die eines einzelnen Menschenhaars kleiner als die Breite sind. Und die Ergebnisse des Teams zeigen entscheidend, dass diese kleinen Blasen fast flache Oberseiten haben. Dieses ist im Gegensatz zu den größeren, Mikrometer-groß Blasen, die eine aufgerundete Oberseite haben.
„Diese flach gedrückte Konfiguration bittet um eine Benutzungsmöglichkeit, weil es erwartet wird, hydrodynamische Verschiebungsvergangenheit zu erhöhen die nanotextured Oberfläche,“ Checco sagte. „Außerdem, bedeutet die Tatsache, dass Wasser kaum in die Nano-beschaffenheiten eindringt, selbst wenn ein Druck von Außen an der Flüssigkeit angewendet wird, dass diese nanobubbles sind sehr stabil.“
Deshalb im Gegensatz zu Materialien mit den größeren, Mikrometer-groß Beschaffenheiten, weisen möglicherweise die Oberflächen, die vom Brookhaven-Team fabriziert werden, stabilere superhydrophobic Eigenschaften auf.
„Diese Ergebnisse liefern ein besseres Verständnis der nanoscale Aspekte von superhydropobicity, die helfen sollten, die Auslegung von zukünftigen superhydrophobic Nichtsteuerknüppel Oberflächen zu verbessern,“ Checco sagten.
Diese Forschung wird durch das DAMHIRSCHKUH Büro der Wissenschaft finanziert. Tommy Hofmann, ein ehemaliger Brookhaven-Physiker jetzt bei Helmholtz Zentrum Berlin, auch beigetragen zu dieser Arbeit.