长期以来,液体中的气泡控制一直是一个令人关注的问题,它们在各种与气体相关的领域中发挥着至关重要的作用。
针对以往研究工作在长距离气体输送方面的不足,受猪笼草蠕动孔上的山脊状结构的启发,北京航空航天大学于存明副教授,北京理工大学Fengmin Jiang首次提出了一种具有非对称疏水屏障的猪笼草二维超嗜气(superaerophilic)表面(NATS),并利用有限元模拟和高速光学相机测试了NATS在水下对气泡的长距离传输和可控操纵的能力。
文章要点
1)研究发现,在NATS的单个单元上,气泡倾向于均匀地散布在超嗜气表面,直到它们与不对称的疏气屏障接触。
2)有限元模拟表明,气泡与疏气屏障之间的三相接触线(TCL)长度不同,会产生不对称的铺展阻力。因此,气泡倾向于沿着线性图案的倾斜方向扩散,从而调节水下气泡的行为。
3)研究人员设计了一种集成NATS的柔性电极,实现了氢气气泡的定向连续输送。因此,NATS设计为气泡操纵提供了一种潜在的解决方案,并为水下远距离天然气输送提供了一种简单、自适应和可靠的策略。
参考文献
Xiao Xiao, et al, Bioinspired Two-Dimensional Structure with Asymmetric Wettability Barriers for Unidirectional and Long-Distance Gas Bubble Delivery Underwater, Nano Lett., 2021
DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c04814
https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c04814