Πώς ρέει το νερό κοντά στην υπερυδρόφοβη επιφάνεια

Όταν το νερό ρέει κοντά σε μια υπερυδρόφοβη επιφάνεια, παρουσιάζει μοναδικά χαρακτηριστικά λόγω των ισχυρών ιδιοτήτων που απωθητικές από το νερό της επιφάνειας. Εδώ είναι τι συμβαίνει:

1. Γωνία επαφής: Η γωνία επαφής μεταξύ των σταγονιδίων νερού και της υπερυδροφοβικής επιφάνειας είναι πολύ υψηλή, συνήθως μεγαλύτερη από 150 μοίρες. Αυτή η υψηλή γωνία επαφής υποδεικνύει ότι τα σταγονίδια νερού έχουν ελάχιστη διαβρεξιμότητα και τείνουν να σχηματίζουν σφαιρίδια που στηρίζονται στην επιφάνεια και όχι να εξαπλώνονται.

2. Κατάσταση Cassie-Baxter: Οι υπερυδρόφοβες επιφάνειες συχνά εμφανίζουν κατάσταση thecassie-baxter, όπου τα σταγονίδια νερού στηρίζονται πάνω από τις μικροσκοπικές τσέπες αέρα που παγιδεύονται μεταξύ των επιφανειακών ασταθών. Αυτό το στρώμα αέρα αποτρέπει την άμεση επαφή μεταξύ του νερού και της στερεάς επιφάνειας, μειώνοντας την προσκόλληση και προωθώντας την απωθητικότητα του νερού.

3. Μειωμένη επαφή επιφάνειας: Λόγω των παγιδευμένων τσέπων αέρα, η πραγματική επιφάνεια σε επαφή με το νερό μειώνεται σημαντικά. Αυτό δημιουργεί ένα φαινόμενο "ολίσθησης", όπου τα σταγονίδια νερού ολισθαίνουν εύκολα στην επιφάνεια με μειωμένη αντίσταση.

4. Ιδιότητες αυτοκαθαρισμού: Η κατάσταση Cassie-Baxter διευκολύνει τις αυτοκαθαριστικές ιδιότητες των υπερυδροφοβικών επιφανειών. Τα σωματίδια βρωμιάς και οι μολυσματικές ουσίες είναι πιο πιθανό να παγιδευτούν στις τσέπες του αέρα και μπορούν εύκολα να ξεπλυθούν από τα σταγονίδια νερού που μεταφέρουν την επιφάνεια.

5. Αντι-Icing and De-Icing: Οι υπερυδρόφοβες επιφάνειες μπορούν να μειώσουν την πρόσφυση και τη συσσώρευση πάγου. Τα σταγονίδια νερού σχηματίζουν σφαιρικά σφαιρίδια που κυλούν από την επιφάνεια, εμποδίζοντας το σχηματισμό ενός συνεχούς στρώματος πάγου. Αυτή η ιδιοκτησία είναι πολύτιμη σε διάφορες εφαρμογές, όπως φτερά αεροσκάφους, παρμπρίζ και ηλεκτρικές γραμμές, για να αποφευχθεί ο σχηματισμός πάγου.

6. Μείωση σύρματος: Η χαμηλή προσκόλληση και η μειωμένη επαφή επιφάνειας των σταγονιδίων νερού σε υπερυδρόφοβες επιφάνειες μπορούν να οδηγήσουν σε μείωση της έλξης σε ροές υγρών. Αυτή η ιδιότητα βρίσκει εφαρμογές σε μικρορευστές, κέλυφος πλοίων και επενδύσεις σωλήνων νερού για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας.

7. Χειραγώγηση μικροδιακόπτη: Οι υπερυδρόφοβες επιφάνειες επιτρέπουν τον ακριβή έλεγχο των μικροσωματιδίων, καθιστώντας τις χρήσιμες σε εφαρμογές όπως μικρορευστές που βασίζονται στα σταγονίδια, συσκευές Lab-on-A-Chip και εκτύπωση InkJet.

8. Βιοϊμικία: Πολλές υπερυδροφοβικές επιφάνειες εμπνέονται από φυσικές δομές όπως τα φύλλα λωτού και τα φτερά πεταλούδας. Αυτές οι επιφάνειες παρουσιάζουν ιεραρχική τραχύτητα μικρο- και νανο-κλίμακα που ενισχύει την απωθητικότητα του νερού.