Hvordan vand strømmer nær den superhydrofobe overflade

1. Kontaktvinkel: Kontaktvinklen mellem vanddråber og den superhydrofobe overflade er meget høj, typisk større end 150 grader. Denne høje kontaktvinkel indikerer, at vanddråber har minimal befugtelighed og har tendens til at danne perler, der hviler på overfladen i stedet for at sprede sig.

2. Cassie-Baxter stat: Superhydrofobe overflader udviser ofte Cassie-Baxter-tilstanden, hvor vanddråberne hviler oven på små luftlommer fanget mellem overfladens ujævnheder. Dette luftlag forhindrer direkte kontakt mellem vand og den faste overflade, hvilket reducerer vedhæftningen og fremmer vandafvisningen.

3. Reduceret overfladekontakt: På grund af de indespærrede luftlommer reduceres det faktiske overfladeareal i kontakt med vand betydeligt. Dette skaber en "slip" effekt, hvor vanddråber let glider på overfladen med reduceret modstand.

4. Selvrensende egenskaber: Cassie-Baxter-tilstanden letter selvrensende egenskaber af superhydrofobe overflader. Snavspartikler og forurenende stoffer er mere tilbøjelige til at blive fanget i luftlommerne og kan nemt vaskes væk af vanddråber, der ruller af overfladen.

5. Anti-isning og afisning: Superhydrofobe overflader kan reducere isadhæsion og ophobning. Vanddråber danner sfæriske perler, der ruller af overfladen, hvilket forhindrer dannelsen af ​​et kontinuerligt islag. Denne egenskab er værdifuld i forskellige applikationer, såsom flyvinger, forruder og elledninger, for at forhindre isdannelse.

6. Træk reduktion: Den lave vedhæftning og reducerede overfladekontakt af vanddråber på superhydrofobe overflader kan føre til reduktion af luftmodstand i væskestrømme. Denne egenskab finder anvendelse i mikrofluidik, skibsskrog og vandrørsforinger for at forbedre effektiviteten og reducere energiforbruget.

7. Mikrodråbemanipulation: Superhydrofobe overflader muliggør præcis kontrol af mikrodråber, hvilket gør dem nyttige i applikationer som dråbebaseret mikrofluidik, laboratorie-på-en-chip-enheder og inkjet-print.

8. Biomimik: Mange superhydrofobe overflader er inspireret af naturlige strukturer som lotusblade og sommerfuglevinger. Disse overflader udviser hierarkisk mikro- og nanoskala ruhed, der forbedrer vandafvisningen.