企鹅羽毛的抗冰船设计透露

预防冰形成的结构特点企鹅的羽毛betway必威游戏下载大全已经被复制抗冰船聚合物表面。背后的团队工作说表面可以帮助设计新的防冻涂料、,一天可能导致涂层保护船只和飞机从致命的暴风雪。

近年来很多努力已经开发超疏水表面排斥水,使用脊或肿块创建不均匀,防止水沉降。但在低温下,这些很容易成为覆盖着冰如果冰晶形成山脊之间的差距,或水滴合并和冻结。

一些疏水表面采取他们的设计灵感来自大自然,如湿滑的植物的叶子或者是纳米布沙漠甲虫,在这种情况下研究人员转向企鹅——谁能在零下的温度中散步和游泳没有他们的羽毛糖霜,寻找灵感。

他们收集了一些摆脱洪堡企鹅羽毛从北京动物园和扫描电子显微镜下看着他们。他们发现了一些困气结构包括纳米山脊和联锁钩子的倒刺的羽毛为superhydrophobicity创建所需的粗糙表面特征。当他们喷过冷水microdroplets他们发现除了擅长排斥水,羽毛停止冰形成。我们相信nano-grooves羽毛和微尺度之间的距离邻icephobicity羽毛是至关重要的,”王说郭敬明团队成员北京航空航天大学。该组织注意到,水滴和冰晶能够坚持的羽毛。

下一步是试图复制这些抗冰船人造表面上的属性。该团队使用高压电纺的构建一个扇形复制品使用非常薄的聚酰亚胺纤维“羽毛”。“企鹅羽毛的结构太复杂的完全复制,”王说。“我们选择了把重点放在主体结构的纳米纤维和微尺度距离(它们之间)。

在聚酰亚胺表面进行类似的试验时,他们发现它是icephobic低于实际的羽毛。但icephobicity可以改变通过调整纤维之间的间距。如果air-infused纳米结构之间的距离足够高,冰之间的附着力和抗冰船表面能降低,[和]复制达到icephobicity好,”王说。当纤维之间的空间大于直径的液滴表面可以在5°C喷洒过冷水几个小时没有任何冰形成。

团队希望他们的观察可以用作抗冰设计新材料,如用于电缆的绝缘材料。

尼尔Shirtcliffe工作在超疏水表面Rhine-Waal德国应用科学大学说研究结果很有意思,因为有很少的工作企鹅羽毛和冰。的结论似乎同意很多人一样,可以用抗冰船表面粗糙度,但更多的是需要比superhydrophobicity,”他评论。'我们有很多生产和安排聚合物纤维的方法,这可以帮助减少抗冰船涂料的成本,”他说,并补充说feather-inspired设计可能需要进一步优化,作为“企鹅有不同环境的要求比一个典型的糖衣风暴可能击中一架飞机或桥”。