近日,科学家利用激光对金属表面进行处理,从而获得更加优良的性能的‘TresClean’项目获得了突破性进展,该项目是采用大功率激光切割设备,在金属薄片上模仿荷叶表面,创造了一个专门定制的,粗糙的微观形貌,使得金属片上的液体能够‘反弹’。这个粗糙的表面可以产生微气泡,使得金属表面和液体之间的接触面积降低到最小程度,该突破使得自洁金属薄片规模化生产将指日可待。
这项新技术最初用于食品生产行业中,创建抗菌表面,它能够显著提高生产率,降低加工生物食品(如牛奶、番茄酱和酸奶)工厂的生产成本。与荷叶保持清洁的方式一样,无需清洁产品或化学品,它们锯齿状的叶片,粗糙的表面通过防止水的扩散,使水形成球形液滴,细菌没有机会粘在表面,因为金属表面与水的接触面积减少了80%以上。估计TresClean项目的产品能够在2年内问世。
其实在去年初,毕业于长春理工大学,现任罗切斯特大学光学院的华裔教授郭春雷就已经提出过类似的理论研究。
郭教授的团队通过用飞秒激光脉冲轰击普通金属而研发出了一种非同寻常的新型表面材料,它可以有效地吸收光能,防水以及自我净化,这种多功能材料可用来制造高耐用,低保养的太阳能集热器和太阳能传感器。
视频:郭春雷教授团队的激光脉冲轰击
研究团队用持续时间为一千万亿分之一秒量级的超短飞秒脉冲轰击铂,钛,和铜三种样品,从而获得这种新型的表面材料,在短暂的轰击中,激光脉冲的峰值能量相当于北美整个电力网的能量总和。这种强大而精确的激光制图技术能制出复杂的微型和纳米级结构图形,从而赋予金属新的性能。
研究团队制造出的材料比铁氟龙(Teflon)光滑。铁氟龙是一种常见的疏水性材料,常用于不粘煎锅涂层。但铁氟龙厨房制品并没有此次开发的激光处理金属那样的超疏水性。如果想让水从铁氟龙涂层材料上滚落,你需要把材料倾斜近70度。然而,如果想让水从团队开发的金属材料上滚落,只需把它倾斜不到5度。
水从超疏水性表面弹开的过程还会收集并冲走表面的灰尘颗粒。为了测试这种自清洁性能,郭教授和他的团队从吸尘器取出了普通灰尘并把它洒在处理过的表面上。结果仅三滴水就带走了将近一半的灰尘颗粒。用12滴水就能使表面一尘不染。更让人称奇的是,同时材料还保持完全干燥。
郭教授团队认识到实现这些应用还需应对许多挑战。目前处理一个边长1英寸(2.54厘米)的正方形金属模板就需1个小时。必须解决这个问题,这项技术才能在发展中国家得到广泛应用,研究人员还在继续探索把这项技术应用在其它非金属材料的方法。 郭春雷教授个人简历:- 1990-09~1994-07 长春理工大学 学生
- 1996-01~1999-02 美国康涅狄格大学 学生
- 1999-03~2001-08 美国洛斯阿拉莫斯国家实验室 博士后
- 2001-08~2007-06 美国罗彻斯特大学 助理教授
- 2007-07~2012-06 美国罗彻斯特大学 副教授
- 2012-06~至今 美国罗彻斯特大学 教授
End
来源:检验在线