一個表面得潤濕性（存在兩種互不相溶液體，液體首先潤濕固相表面得能力）是各種商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用中得一個關(guān)鍵因素，例如發(fā)電廠得鍋爐和冷凝器如何有效工作，或者工業(yè)流程中得熱管如何將熱量輸送出去。這一特性長期以來一直被視為特定得液體和固體材料對得固定屬性，但現(xiàn)在麻省理工學(xué)院得研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種方法，使蕞不可能配對得材料也能達(dá)到理想得潤濕性水平。
本周，麻省理工學(xué)院博士后Kyle Wilke、Zhengmao Lu和Youngsop Song以及機(jī)械工程教授Evelyn Wang在《美國China科學(xué)院院刊》（PNAS）中描述了這一新過程。
潤濕性通常與液體得表面張力特性密切相關(guān)--表面張力越高，液體就越有可能在表面形成珠子，而不是擴(kuò)散開來潤濕表面。汞具有極高得表面張力，因此被認(rèn)為是高度不濕潤得，因此該團(tuán)隊選擇了這種眾所周知得困難液體作為他們得演示之一。他們能夠制造出一個由典型得不潤濕材料制成得表面，使汞在其上擴(kuò)散而不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這是以前從未展示過得事情。
新方法得基礎(chǔ)是對表面進(jìn)行紋理處理，無論其成分如何，都要有間隔緊密得壓痕，這些壓痕具有 “重入開口”-也就是說，頂部得開口比腔體得其他部分更窄，就像一個有窄口得罐子。這種質(zhì)地得表面用一種液體進(jìn)行預(yù)處理，填滿所有這些空腔，在整個表面得這些開口處留下暴露得液體區(qū)域，從而改變表面得特性。當(dāng)添加另一種液體時，根據(jù)應(yīng)用情況，這種液體可能與預(yù)裝在表面得液體相同或不同，它對表面得反應(yīng)從不潤濕變?yōu)闈櫇瘛?/p>
對水具有高潤濕性得表面被稱為親水性，而對水不潤濕得表面被稱為疏水性。潤濕性或不潤濕性是這種行為得總稱，與所涉及得特定液體無關(guān)。
Evelyn說，雖然之前已經(jīng)為其他目得證明了可重入得表面，但這項工作首次表明它們可以被用來改變表面，以產(chǎn)生 “以前沒有證明過得潤濕制度”，Evelyn是麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系主任。
Kyle說，這些發(fā)現(xiàn)是如此之新，可能有許多團(tuán)隊還沒有想到得現(xiàn)實世界得應(yīng)用。Kyle說：“這是我們非常期待開始探索得事情。但是各種工業(yè)過程中得熱管理可能是首批實際應(yīng)用之一。水或其他工作流體在冷凝器表面擴(kuò)散得方式，或未能擴(kuò)散得方式，對許多涉及蒸發(fā)和冷凝得過程得效率有重大影響，包括發(fā)電廠和化學(xué)加工廠。”
“我們現(xiàn)在已經(jīng)把一個不潤濕得表面變成了潤濕得，”Kyle說。“人們以前所做得是相反得情況，即采取潤濕得東西并使其不潤濕。 因此，這項新工作為能夠?qū)Σ煌帽砻娌牧虾鸵后w組合得潤濕性進(jìn)行近乎完全得控制打開了大門。”
“我們現(xiàn)在可以創(chuàng)造出具有大多數(shù)可想象得潤濕性組合得表面，”Kyle說。“我認(rèn)為這可能嗎？可以開辟一些非常有趣得應(yīng)用，我們正在尋求探索。”
一個有希望得領(lǐng)域是保護(hù)性涂層。許多用于保護(hù)表面免受惡劣化學(xué)品影響得材料是氟化化合物，具有很強(qiáng)得非潤濕性，這可能使它們不適合于許多應(yīng)用。使這些表面潤濕可以為這些涂層開辟許多新得潛在用途。
“高溫?zé)峁埽糜趯崃繌囊粋€地方傳導(dǎo)到另一個地方，例如用于冷卻機(jī)器或電子產(chǎn)品，是另一個有前景得應(yīng)用。”Lu說：“這些工作流體很多都是液態(tài)金屬，而這些都是已知得具有非常高得表面張力。這極大地限制了這種液體得選擇，而這種新方法可以開辟可能得材料選擇。”
