Nouvelle Technologie: Nouvelle Amélioration Des Performances De Surface Des Répulsifs Liquides

Bien que la surface répulsive solide et durable ait de bonnes perspectives d'application, il reste encore quelques problèmes à résoudre avant qu'elle puisse être popularisée à grande échelle.Il est très important de résoudre le problème du choix raisonnable et de l'unification de la méthode d'évaluation de la durabilité, d'optimiser la stratégie d'amélioration de la durabilité et de développer une excellente méthode de traitement de surface répulsive pour promouvoir l'application industrielle d'une surface répulsive solide et durable.

Feuilles de lotus "boue sans teinture";L'herbe glisse les insectes qui entrent en contact avec elle dans la cage;Les collemboles peuvent flotter à la surface de l'eau ou de l'huile;Lorsque les poissons sont dans l'eau, les huiles ne peuvent pas adhérer à leur surface corporelle... Ces plantes et ces animaux ont une « super capacité » parce qu'ils ont une surface répulsive.

La surface répulsive présente de grandes perspectives d'application dans les domaines de l'étanchéité, de l'auto - nettoyage, de la résistance au gel, de la protection contre la corrosion, de la manipulation des fluides, de la biomédecine, etc., et a attiré l'attention des chercheurs dans les domaines de la fabrication bionique et du microfluidisme.Cependant, la plupart des surfaces répulsives ont une faible durabilité et sont faciles à détruire dans l'environnement réel, ce qui limite considérablement leur application pratique.

Les chercheurs ont fait beaucoup de recherches sur la durabilité de la surface répulsive et ont obtenu de nombreux résultats de percée.Récemment, Chen faze, professeur à l'Institut de mécanique de l'Université de Tianjin, a publié un résumé dans la Revue internationale Chemical Society Review, résumant l'état actuel de la recherche sur les surfaces solides et durables répulsives liquides au cours des dernières années, et a été choisi comme couverture pour la période en cours.

Apprendre de la biologie, découvrir la "super capacité" de la surface du liquide répulsif

Les feuilles de Lotus ont d'excellentes propriétés d'auto - nettoyage parce que leur surface est super hydrophobe, les gouttelettes d'eau sur la surface des feuilles de lotus sont sphériques, faciles à tomber et à enlever la poussière adhérente;La paroi intérieure de la cage à insectes en forme de bouteille est une surface ultra - glissante typique de perfusion liquide.Les Coccidioides peuvent survivre dans un environnement humide en raison de l'ultra - hydrophobicité de leur épiderme.Les poissons ne peuvent pas entrer en contact direct avec la surface en raison de l'adsorption ferme de la couche d'eau sur la surface de l'échelle de poisson, de sorte que l'huile montre une super hydrophobicité sous - marine... Bien que la performance varie, mais la surface avec une super hydrophobicité, super hydrophobicité et d'autres Propriétés appartient à la surface répulsive du liquide.

« par « surface répulsive», on entend une surface qui est difficile à mouiller par un liquide et sur laquelle les gouttelettes sont susceptibles de tomber ou de glisser, et qui comprend principalement une surface Super hydrophobe, une surface Super hydrophobe et une surface Super glissante remplie de liquide.»Dit Chen faze.

Au cours des dernières années, les chercheurs ont effectué des recherches approfondies sur la surface répulsive, qui ont grandement enrichi le développement de la surface répulsive dans les domaines de la fabrication bionique, du micro - nanotraitement, de l'ingénierie de surface et de la chimie interfaciale.

« la structure micro - Nano - rugueuse de la surface répulsive et la composition chimique spéciale qui la rendent répulsive.»Chen faze a expliqué que la surface Super hydrophobe et super hydrophobe de l'air présente des caractéristiques telles que la structure rugueuse à l'échelle micro - nanométrique et la composition chimique à faible énergie de surface.Lorsque ces surfaces entrent en contact avec le liquide d'essai, une couche d'air (également appelée coussin d'air) se forme entre les solides et les liquides, ce qui empêche le liquide de pénétrer dans la structure rugueuse, et la zone de contact liquide - air est beaucoup plus grande que la zone de contact solide - liquide, de sorte que le liquide ne peut pas mouiller ces surfaces, de sorte qu'il montre une super hydrophobicité ou une super hydrophobicité.En ce qui concerne la surface Super - Hydrophobe sous - marine et la surface Super - glissante remplie de liquide, sa structure micro - Nano - rugueuse peut verrouiller fermement l'eau ou le liquide lubrifiant injecté et former une couche de liquide stable sur sa surface.Lorsque le liquide d'essai qui n'est pas miscible avec la couche liquide entre en contact avec cette surface, la couche liquide peut efficacement bloquer le contact direct entre la surface et le liquide d'essai, ce qui le rend super hydrophobe ou super glissant sous l'eau.

Par conséquent, la clé de l'usinage de la surface répulsive est de construire une structure micro - Nano - rugueuse appropriée et de préparer des composants chimiques spéciaux appropriés pour s'assurer qu'il y a une couche d'air ou une couche de solution non mutuelle entre la surface répulsive et le liquide d'essai lorsqu'ils entrent en contact.

Grâce à une excellente répulsion du liquide et à une très petite zone de contact solide - liquide, la surface répulsive du liquide a de grandes perspectives d'application dans des scénarios tels que l'étanchéité, l'auto - nettoyage, la réduction de la traînée du fluide, l'anti - givrage, l'anti - corrosion, la manipulation du fluide, la séparation huile - eau, l'anti - dépôt biologique, l'amélioration du transfert de chaleur, les essais chimiques et médicaux de haute sensibilité, la conversion de l'énergie du fluide et la production d'électricité.

Compléter la plaque courte pour améliorer la durabilité de la surface répulsive

Bien que de grands progrès aient été réalisés dans la recherche sur la surface répulsive au cours des dernières années, la plupart des surfaces répulsives ont une faible résistance, une faible durabilité et sont faciles à détruire dans l'environnement réel.Le manque de durabilité limite considérablement la popularisation à grande échelle et l'application industrielle de la surface répulsive.

Chen faze a déclaré qu'en prenant comme exemple le parapluie imperméable, la surface Super hydrophobe imitant la Feuille de lotus a été utilisée dans la fabrication du parapluie imperméable, mais les scènes plus faciles rencontrées dans l'application pratique, comme l'impact de gouttes de pluie à grande vitesse, le pliage et la flexion, le frottement, etc., peuvent invalider la surface Super hydrophobe, ce qui affecte la performance et la durabilité du parapluie imperméable, ce qui rend difficile la popularisation à grande échelle de ce type de parapluie imperméable.En prenant comme exemple l'équipement marin, la surface Super hydrophobe ou la surface Super glissante peut réduire la résistance de la coque et empêcher l'envasement biologique, mais la surface ci - dessus est facile à corroder et à pénétrer dans l'eau de mer, et la répulsion du liquide ne peut pas être maintenue longtemps, de sorte qu'Elle est difficile à appliquer largement dans le domaine de l'équipement marin.Par conséquent, il est très important d'améliorer la durabilité de la surface répulsive et de résoudre une série de problèmes qui limitent l'application de la surface répulsive.

« la durabilité de la surface répulsive comprend principalement la durabilité thermodynamique, la durabilité mécanique et la durabilité chimique.Chen faze a dit.La durabilité thermodynamique fait référence à la stabilité de la couche d'air ou de liquide à la surface du liquide dans le Processus thermodynamique de diffusion, d'évaporation et de condensation, qui peut être évaluée en augmentant la pression du marteau à eau, l'immersion, la condensation de vapeur, l'évaporation des gouttelettes et le drainage par gravité.La durabilité mécanique fait référence à la capacité de la surface du liquide répulsif à maintenir sa mouillabilité sous l'action de la force externe, qui peut généralement être testée par l'usure tangentielle, l'impact dynamique, le décollement du ruban adhésif, la déformation de la matrice, etc.La durabilité chimique fait référence à la stabilité de la surface du répulsif sous l'action de divers facteurs chimiques, qui peuvent généralement être testés par corrosion acide - base, irradiation UV, traitement des particules actives, immersion dans des solvants organiques, traitement à haute et basse température, etc.

Au cours des dernières années, les chercheurs ont proposé quatre stratégies pour améliorer la durabilité de la surface répulsive en fonction de la structure et de la composition de la surface du matériau.

Le premier est d'améliorer efficacement la durabilité mécanique et chimique de la surface répulsive en optimisant la composition chimique du substrat ou de la surface et en choisissant un substrat ou un modificateur de surface avec une bonne durabilité.

Le deuxième type est la conception de microstructures et de Nanostructures spéciales.Par exemple, les paramètres géométriques et dimensionnels de la microstructure sont optimisés afin d'améliorer la résistance mécanique de la microstructure et la durabilité mécanique de la surface répulsive.Concevoir une structure à angle concave ou une Nanostructure afin d'améliorer la stabilité de la couche d'air ou de la couche liquide à la surface du répulsif et d'améliorer sa stabilité thermodynamique;La structure rugueuse et la composition chimique de la surface répulsive sont semblables à celles de la surface d'origine après l'usure mécanique ou la corrosion chimique.Dans la microstructure Nanocomposite, la microstructure avec une résistance mécanique relativement élevée joue un rôle similaire à celui d '« armure » pour protéger la Nanostructure fragile, améliorant ainsi la durabilité mécanique de la surface répulsive.

Le troisième est d'améliorer la résistance de liaison entre le revêtement répulsif et le substrat par l'aide de la couche adhésive, ce qui améliore considérablement la durabilité mécanique et chimique de la surface répulsive.

Le quatrième type est la préparation de la surface répulsive auto - guérissante, de sorte que la surface répulsive peut se rétablir après la perte de répulsion, afin d'éviter la défaillance permanente de la surface répulsive.

Les perspectives sont brillantes et de nombreux problèmes doivent encore être résolus pour la diffusion à grande échelle.

Avec le développement continu de la technologie de surface répulsive solide et durable, nous espérons utiliser la « super - capacité » des plantes et des animaux pour appliquer la surface répulsive à la vie quotidienne, aux machines, à l'énergie, à l'industrie chimique, à la biologie, aux matériaux et à d'autres domaines.Par exemple, les tissus et les bâtiments imperméables et autonettoyants, les véhicules sous - marins résistant à la corrosion et à la réduction de la traînée et les conduites de transport de fluides, les ailes d'a éronefs résistantes au givrage et faciles à dégeler, les couvercles de cellules solaires autonettoyants, les capteurs de réseau à haute sensibilité, etc.

« bien que les perspectives d'une surface répulsive solide et durable soient bonnes, il reste encore quelques problèmes à résoudre avant qu'elle ne soit largement répandue.Selon Chen faze.

Tout d'abord, nous devons résoudre le problème du choix raisonnable et de l'unification de la méthode d'évaluation de la durabilité de la surface répulsive solide et durable.La solution de ce problème jouera un rôle important dans le développement de la normalisation des surfaces répulsives solides et durables.« la méthode d'évaluation de la durabilité d'une surface répulsive solide et durable doit être raisonnablement choisie en fonction du scénario d'application réel. Par exemple, le toit d'un bâtiment super hydrophobe doit d'abord tenir compte de sa durabilité en termes d'impact des gouttes de pluie, de corrosion par les pluies acides, d'exposition à La lumière ultraviolette, etc.Chen faze explique.

Deuxièmement, il est nécessaire d'optimiser la stratégie d'amélioration de la durabilité de la surface de répulsion solide et durable.L'amélioration de la durabilité de ces surfaces est limitée par les stratégies existantes, et la plupart d'entre elles ne visent qu'un seul aspect de la durabilité thermodynamique, mécanique ou chimique.Si les méthodes existantes peuvent être optimisées intelligemment et que l'effet synergique des stratégies existantes peut être exercé, la durabilité de la surface répulsive sera encore améliorée et l'application pratique de la surface répulsive solide et durable sera encouragée.

Enfin, il est nécessaire de mettre au point une excellente méthode d'usinage à faible coût, verte et à grande surface pour une surface solide et durable.À l'heure actuelle, la plupart des méthodes d'usinage d'un grand nombre de surfaces répulsives solides et durables posent des problèmes tels que des processus complexes, des coûts élevés et une grave pollution de l'environnement.Ces problèmes limitent l'usinage à grande surface et l'application pratique de surfaces répulsives solides et durables.

« la mise au point d'une méthode simple, peu coûteuse, verte et extensible d'usinage des surfaces répulsives est importante pour promouvoir l'application industrielle de surfaces répulsives solides et durables.Chen faze a dit.