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当你越过荷花或蜥蜴时能得到什么?

【经济学人】莲花座:自我修复表面始终干净清爽

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译者:曾经蔚蓝 原文作者:Economist
发布:2017-05-12 22:26:01 挑错

荷叶的斥力可谓传奇,水洒在表面立刻形成水珠滚落下来,将叶面上所有污垢一并带走。

人类对这种神奇美丽现象背后的物理原理有充分了解。荷叶排斥水是因为表面有细微的蜡质乳突,阻止水分子与荷叶表皮组织相结合,这意味着水分子之间反而相互结合。多种人造材料效仿此方法,不幸的是容易受摩擦而破损,而且由于材料不同于生物,无法再生和自我修复。因此这种材料难以实现商业化,这很可惜,因为用这种材料制造的表面有自我清洁和干燥能力,可有极大价值。然而,德国弗莱堡大学的尤尔根·律尔在《朗缪尔期刊》上发表的技术解决了该问题,他使类似荷花的材料有受损再生能力。

律尔博士的方法是效仿第二种生物,这次是动物蜥蜴。其鳞片不会随着身体而增长,而是蜕去旧鳞片由下面的新鳞片代替。律尔博士从理论上认为,可按此制造一摞与荷叶类似的表层,破损后脱落,露出下面崭新的表层。

类似荷花的人造材料属于纳米草纲,因为它们在电子显微镜下看上去像草坪。律尔博士用纳米草制造的薄硅片带有拒水“刀片”,他自定的任务是制造一摞这种薄硅片,能显示表层何时严重破损并需要更换,然后自行更换。

他设想用水溶性材料将这摞薄硅片粘在一起。他推断一旦表层破损并漏水,胶水将开始溶解。轻微破损并无大碍,但破损到一定程度会减少胶水粘性,使表层纳米草坪脱落,由下面一层取而代之。

律尔博士用一种合适的胶水(特殊水溶性聚合物)试验该想法,结果奏效了。他用手术刀刮伤这摞薄硅片的表层,使之与水相接触,当水渗入表层下的胶水时,表层真的松开脱落了。当然该方法不能一劳永逸,最终薄硅片会被用光。但如果该想法应用于工业实践,那么耐用、有自洁能力的表面或许最终得到普遍应用。

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