Nano Letters:具有非对称润湿屏障的仿生二维结构用于水下单向长距离气泡输送
Nanoyu Nanoyu 2021-02-20


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


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