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環形小凹槽可提升材料防水性能
很多塗料具有防水性能﹐比如給車打蠟﹐能起到讓水珠更容易滑落的效果。但是對於飛機來說﹐雨水碰到機身﹐在很短的時間內就會結冰埋下安全隱患﹐因此需要更好的防水技術。
麻省理工學院(MIT)在六年前一項研究成果的基礎上發明了一種新的設計﹐可進一步改善防水效果。六年前那份研究提出﹐在表面材料增加一些細微的脊狀結構﹐有助於打破水珠的形狀和對稱性﹐從而加快水珠彈離表面的速度達40%。水珠和材料表面接觸時間的縮短﹐也意味著兩者之間熱量交換的時間變短﹐同時減小了水珠在表面結冰的幾率。
但是這還不夠。研究者們說水珠與表面接觸﹐時間是一方面因素﹐水珠與表面接觸的面積是另一個重要因素。研究者們說﹐當水珠打在材料上﹐水珠的破散極大地增加兩者的接觸面積。這不僅會加速水珠在機翼上結冰的速度﹐當遇到飛濺上去的海水時還會增加鹽分累積留在表面的幾率﹐而鹽分具有腐蝕性﹐因此會損壞表面的材質。
這份近期發表在《美國化學協會·奈米》(ACS Nano)期刊上﹐研究發明了一種環形小凹槽的結構﹐減少水珠與表面的接觸面積。研究者在材料表面設計了一種略微升起的環形凹槽。水珠碰到凹槽邊緣破散的同時﹐也獲得離開材料表面的導引﹐與材料表面的接觸將被最小化。研究者稱﹐「兩種方式結合讓水珠和材料表面接觸的時間和面積減少了90%」。
當然﹐這種輔助結構的效果取決於水珠和凹槽的大小﹐研究者認為﹐即便不是最小化每一滴水珠與表面的接觸﹐至少在總體上起到改善防水的效果。除了改善機身的防水﹐這份研究稱新設計也可應用於防水衣物領域。如果能讓水珠快速離開衣料﹐就可以在衣料上增加氣孔改善透氣性。
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