自然界中,許多體系的表面或者螺紋都能夠實現水的定向運輸。這種現象一般是由表面的微納米尺度的多級結構造成的,其驅動力主要來源于表面的能量梯度和拉普拉斯壓力梯度。
最近,北京航空航天大學的陳華偉教授,張德遠教授和中科院理化所的江雷院士等合作報道了關于豬籠草表面液體定向快速連續運輸的新成果。
研究發現,在豬籠草捕蟲籠的口緣表面可以實現水的連續、定向流動,這種流動的驅動力主要來自于口緣表面兩級溝槽內的楔形盲孔結構的梯度內楔角產生的梯度泰勒毛細升力,而液體的反向運動會被盲孔尖銳的外邊緣阻擋,兩種效應產生了定向快速的液體運輸。該研究成果將被進一步用于設計人工智能流體運輸系統、機械自潤滑以及醫療器械防粘等實際應用。
圖1. 表面原位光學表征
圖2. 表面特征
圖3. 定向流動過程
圖4. 定向流動機理
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