據(jù)美國(guó)每日科學(xué)網(wǎng)11月15日?qǐng)?bào)道,，美國(guó)哈佛大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種納米涂層,，在低溫下能使滴濺在其表面的水滴未及結(jié)冰就滑落。該技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)永不結(jié)冰的飛機(jī)機(jī)翼和輸電線路,、保溫性能更佳的建筑以及在嚴(yán)寒和大雪中也能保持通暢的高速公路,，并且與目前在除冰融雪中所采用的化學(xué)及加熱方法相比，該技術(shù)效率更高也更為環(huán)保,。相關(guān)論文發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》雜志網(wǎng)絡(luò)版上,。
負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的科學(xué)家喬安娜·艾森貝格和艾米·史密斯·貝利爾表示，其最初的靈感來(lái)自于自然界,。
艾森貝格說(shuō)：“一些動(dòng)物和昆蟲(chóng)解決問(wèn)題的方案讓我們著迷,，例如，蚊子能夠防止自己的眼睛起霧,，水黽（一種水生半翅目類昆蟲(chóng),，俗稱水板凳）能夠借助腳上的油質(zhì)細(xì)毛防止水的侵入，從而完美地漂浮在水面,。因此,，我們希望采取一種與以往完全不同的策略和設(shè)計(jì)來(lái)使材料具有天然的抗結(jié)冰能力。”
“從過(guò)去的研究中,，我們意識(shí)到冰的形成并非一個(gè)靜態(tài)過(guò)程,，要解決結(jié)冰問(wèn)題，必須詳細(xì)了解冰在物體表面形成的整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程,，并據(jù)此找出應(yīng)對(duì)策略,。在嚴(yán)寒的環(huán)境中冰凍起始于液滴與物體表面的撞擊，但很少有人知道當(dāng)液滴在極低的溫度中與物體表面碰撞后具體發(fā)生了什么,。”艾森貝格說(shuō),。
實(shí)驗(yàn)中，研究人員用高速攝像機(jī)對(duì)低溫下液滴撞擊物體表面繼而結(jié)冰的過(guò)程進(jìn)行了拍攝,。經(jīng)過(guò)分析后他們發(fā)現(xiàn),，當(dāng)液滴撞擊到納米材料表面后，首先會(huì)發(fā)生延展,，而后出現(xiàn)反彈,，繼而形成一個(gè)球形，在略微離開(kāi)物體表面后又會(huì)再次回來(lái)，之后結(jié)冰的過(guò)程才會(huì)開(kāi)始,。相比之下,，在一個(gè)光滑的、沒(méi)有特殊結(jié)構(gòu)性能的表面,，液滴會(huì)在撞擊后保持分散狀態(tài)繼而開(kāi)始結(jié)冰,。因此，研究人員推斷物體表面的微觀結(jié)構(gòu)能在相當(dāng)大的程度上對(duì)液滴的動(dòng)態(tài)行為產(chǎn)生影響,，改變這一結(jié)構(gòu)或許能創(chuàng)造一種防止結(jié)冰的新型材料,。
論文第一作者雷蒂亞·米蘇漢克對(duì)這一設(shè)想進(jìn)行了驗(yàn)證，制作了包括毛刷狀,、刀刃狀以及蜂窩狀在內(nèi)的多種形狀和尺寸的表面,。最終發(fā)現(xiàn)，以相互鏈接的方式組成的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,，能夠經(jīng)受住水滴高強(qiáng)度的沖擊,，就如同在大雨中行駛的汽車或是飛行中的飛機(jī)所遇到的那種情況。實(shí)驗(yàn)表明,，由于這種材料與水滴的接觸面積減少,，能夠防止水滴侵入，即便形成冰后其底座也極不牢固,，很容易去除,。覆蓋有這種納米結(jié)構(gòu)金屬表面甚至能夠在零下25攝氏度到零下30攝氏度的低溫下保持干潔狀態(tài)而不發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象。
研究人員稱,，與傳統(tǒng)的拋灑化學(xué)融雪劑以及加熱的方式相比，納米材料的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn),，它無(wú)毒更環(huán)保,。并且隨著認(rèn)識(shí)程度的深入和技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，這種新型涂層材料將有望被集成到多種材料之上,，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn),。（生物谷Bioon.com）
