พื้นผิวที่ชาญฉลาดช่วยให้สามารถจัดการกับหยดน้ำได้

Anonim

เป็นเวลาหลายปีวิศวกรได้พยายามที่จะสร้างพื้นผิวแบบพิเศษ: ซึ่งสามารถขับไล่และดูดซับของเหลวและความสามารถในการทำเช่นนั้น "พฤติกรรมการเปียก" ของมัน - สามารถควบคุมได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ เทคโนโลยีนี้จะมีความหลากหลายของการใช้งานที่มีศักยภาพจากการกรองน้ำและอุปกรณ์ทางการแพทย์ไปจนถึงเลนส์สายตาเหลวและระบบ lab-on-a-chip

"พื้นผิวสมาร์ท" ดังกล่าวได้รับการพัฒนาโดยนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย พื้นผิวที่มีทองแดงเปลี่ยนจากการเป็นวัสดุกันซึม (superhydrophobic) ไปสู่วัสดุดูดซับน้ำ (superhydrophilic) เนื่องจากใช้พลังงานไฟฟ้าได้ดี

Ben Zahiri ผู้ร่วมวิจัยกล่าวว่า "เมื่อแรงดันไฟฟ้าเล็ก ๆ ถูกนำมาประยุกต์ใช้กับพื้นผิวหยดน้ำที่หลุดออกไปจะเกาะติดแน่นและแน่นขึ้น "โดยการเปลี่ยนขนาดของแรงดันไฟฟ้าและระยะเวลาที่เรานำมาใช้เราสามารถควบคุมมุมที่หยดแต่ละแบบด้วยพื้นผิวได้เร็วแค่ไหน"

เมื่อมีการกำจัดศักย์ไฟฟ้าลงไปหยดจะคงรูปร่างไว้และยังคงตรึงอยู่ที่เดิม

กลุ่มอื่น ๆ ได้ปรับเปลี่ยนพฤติกรรมการเปียกของพื้นผิวทองแดงโดยใช้สิ่งเร้าเช่นความร้อนรังสียูวีและรังสีเอกซ์ อุณหภูมิที่ต้องการจะสูงถึง 300 องศาเซลเซียสและเวลาในการเปิดรับแสงที่จำเป็นต้องใช้นานนับจากสิบนาทีเป็นวัน ๆ นี้ทำให้พวกเขาทำไม่ได้สำหรับจำนวนของผู้บริโภคและอุตสาหกรรมวัตถุประสงค์

ในทางตรงกันข้ามการกระตุ้นทางไฟฟ้าที่ทีม UBC ใช้ในการปรับเปลี่ยนพฤติกรรมการเปียก (จากไม่กี่วินาทีถึงสองสามนาที) และย้อนกลับไปที่แรงดันไฟฟ้าที่พบในแบตเตอรี่ทุกวัน (น้อยกว่า 1.5 V) โดยการเปลี่ยนสภาวะออกซิเดชันของพื้นผิวทองแดงซึ่งมีส่วนผสมของไฮโดรไลติก CuO และไฮโดรบิก Cu 2 O: เมื่อทองแดงสูญเสียอิเล็กตรอนจะทำให้น้ำเกิดการดูดซึมได้น้อยลง

ความสามารถในการควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ของพื้นผิวอาจเป็นประโยชน์เมื่อหยดละอองหรืออนุภาคที่เป็นของแข็งที่ถูกดูดกลืนโดยหยดจะต้องมีการจัดการรวมทั้งอุปกรณ์ที่ใช้ไมโครฟลูออไรด์และระบบการจัดการวัตถุอันตราย นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการทำความสะอาดด้วยตนเองขั้นสูงด้วยการควบคุมการรีดของของเหลว

แม้ว่าทีม UBC ได้เลือกที่จะตรวจสอบทองแดงเนื่องจากมีราคาถูกและมีปริมาณมากและเป็นโลหะที่ใช้กันมากที่สุดในโลก Zahiri เชื่อว่าการจัดการทางเคมีไฟฟ้าของโลหะอื่น ๆ โลหะออกไซด์และออกไซด์ผสมกันอาจให้ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงกัน สำหรับของเหลวใด ๆ ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเช่นเลือดสามารถนำมาใช้

"การค้นพบนี้สามารถเปิดพื้นที่สำรวจใหม่สำหรับพื้นผิวที่สมาร์ทได้" ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกล UBC Walter Méridaกล่าว

การศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน Advanced Materials Interfaces

menu
menu