Научные Работники на Министерстве Энергетики США Лаборатория Брукхейвен Национальная получали первый мимолётный взгляд маленьких воздушных пузырей которые держат воду от мочить супер поверхность non-ручки. Детальная информация о размере и форме этих пузырей - и материал non-ручки научные работники созданные «pock-маркировкой» ровный материал при полости измеряя простые billionths метра - опубликовывается он-лайн сегодня в Письмах журнала Nano.
В этом изображении, центральное изображение оптически профиль падения воды помещенного на «nanopitted» кремнии; правое изображение микрорисунок электрона скеннирования nanocavities; и левое изображение шарж иллюстрируя форму nanobubbles как inferred от измерений рентгеновского снимка.
«Наши результаты объясняют как эти nanocavities поглощают малюсенькие пузыри которые представляют репеллент воды поверхности весьма,» сказали физику Брукхейвен и ведущему автор Антонио Checco. Исследование смогло вести к новому классу материалов non-ручки для диапозона применения, включая электростанции улучшать-эффективности, более скоростные шлюпки, и поверхности которые упорны к загрязнению семенозачатками.
поверхности Non-Ручки важны к много зон технологии, от уменьшения сопротивления к anti-icing агентам. Эти поверхности обычно созданы путем покрывать, как Тефлон, к ровным поверхностям. Но недавно - принимающ руководство от замечаний в природе, заметно листьях лотоса и некоторых разнообразиях насекомых - научные работники осуществляли что бит текстуры может помочь. Путем включать топографические характеристики на поверхностях, они создавали весьма материалы repellant воды.
«Мы вызываем superhydrophobicity это влияние «, «» сказал физику Бенджамину Ocko Брукхейвен. «Оно происходит когда воздушные пузыри остают поглощенными в текстурированных поверхностях, таким образом drastically уменьшающ зону жидкости в контакте с твердым телом.» Это принуждает воду к шарику вверх в падения сформированные перлой, которые слабо соединены к поверхности и могут охотно свернуть, даже с самым небольшим уклоном.
«Получить первому мимолётному взгляду nanobubbles на superhydrophobic поверхности мы создали регулярн блок больше чем nano-полости триллион на в противном случае плоской поверхности, и после этого покрыли ее с a воск-как сурфактант,» сказал Черноту Карла, физика на Центре Брукхейвен для Функционального Nanometerials.
Покрынное Это, nanoscale текстурированная поверхность было очень больше repellant воды чем плоская поверхность одна, предлагающ существование nanobubbles. Однако, потому что nanoscale не доступно используя обычные микроскопы, маленько знает о этих nanobubbles.
Точно выраженно для того чтобы доказать что эти ультра-малые пузыри присутствовали, команда Брукхейвен унесла измерения рентгеновского снимка на Национальном Источнике Света Синхротрона. «Путем наблюдать как рентгеновские снимки продифрагированные, или отскоченные с поверхности, мы могл к характеристикам изображения весьма малым и показывают что полости главным образом были заполнены с воздухом,» сказал физику Элейну DiMasi Брукхейвен.
Удивило Checco добавило, «Мы что вода прорезывает только около 5 до 10 нанометров в полости - количество соответствие к только 15 до 30 слоям молекул воды - независимый глубины полостей. Это обеспечивает первое прямое доказательство словотолкования таких малых пузырей.»
Согласно замечаниям научных работников, пузыри только около 10 нанометров в размере - около 10 тысяч времена мало чем ширина одиночных человеческих волос. И результаты команды окончательн показывают что эти малюсенькие пузыри имеют почти плоские верхние части. Это в отличие от более больших, микрометр-определенных размер пузырей, которые имеют более округлять верхнюю часть.
«Эта сплющенная конфигурация апеллирует для диапозона применения потому что ожидано, что увеличивает гидродинамическое прошлый смещения nanotextured поверхность,» Checco сказала. «Сверх Того, факт что вода едва ли прорезывает в nano-текстуры, даже если внешнее давление прикладной к жидкости, подразумевает что эти nanobubbles очень стабилизированы.»
Поэтому, в отличие от материалов с более большими, микрометр-определенными размер текстурами, поверхности изготовленные командой Брукхейвен могут показать более стабилизированные superhydrophobic свойства.
«Эти заключения обеспечивают более лучшее вникание аспектов nanoscale superhydropobicity, которые должны помочь улучшить конструкцию будущих superhydrophobic поверхностей non-ручки,» Checco сказали.
Это исследование фондировано Офисом ЛАНИ Науки. Томми Hofmann, бывший физик Брукхейвен теперь на Helmholtz Zentrum Берлине, также способствованном к этой работе.