劃時代超撥水表面,水中亦可維持數個月乾燥

 

刊登日期:2023/11/22
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由哈佛大學組成的研究團隊仿效水蜘蛛(Argyroneta aquatica),成功地開發了一項可在水中保持數個月乾燥的超撥水表面。水下超撥水表面可以排斥血液、防止細菌繁殖或藤壺等海洋生物的附著,可望應用於工業、生物醫學等領域。完全生活在水中的水蜘蛛能利用在數以百萬計粗糙撥水性微毛中儲存的空氣做為防水屏障,在水面下呼吸。覆蓋水蜘蛛的薄薄空氣層稱為腹甲(Plastron),材料研究人員長期以來試圖創造出模仿腹甲的超撥水表面,期藉此保護材料免受水中的腐蝕、細菌生長、海洋生物附著、化學污染等危害。

為了形成維持長期有效性的腹甲,研究團隊確定了許多利用於評估超撥水表面的參數,包括表面粗糙度、表面分子疏水性、腹甲覆蓋率、接觸角資訊等數據。透過大幅增加現有技術中僅有2個的參數數量,並將其與熱力學理論相結合,藉此獲得了有關腹甲穩定性的充分資訊。利用此方法,研究人員以常見且低價格的鈦合金為原料,開發出一項表面乾燥時間比既有研究成果延長數千小時的材料。

新材料即使經過彎曲、扭曲、冷熱水處理、砂鋼拋光後,材料表面仍可維持乾燥。此外,即使在水中浸泡208天、在血液中沉降數百次,材料表面仍保持好氧狀態,抑制了細菌、藤壺的生長。新開發的技術可望應用於減少手術後感染或生物降解性植入物等醫療用途,以及防止水下管路或感測器腐蝕的領域。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/231027_staying-dry.html
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