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防止涡轮机叶片结冰,让液滴反弹的新方法诞生了!

时间:2019-08-30
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在许多情况下,工程师希望尽量减少水滴或其他液体与其表面的接触。目的是防止飞机机翼或风力涡轮机叶片冻结,或防止降雨期间表面的热量损失,或防止表面盐度暴露于海洋喷雾,让水滴尽快反弹回来并最小化表面上的接触量是保持系统运行的关键。

现在,麻省理工学院的一项研究显示了一种减少液滴和表面接触的新方法。以前的尝试,包括同一团队的成员,专注于最小化将液滴与表面接触所花费的时间,而新方法侧重于接触的空间范围,试图在液滴反弹之前最小化液滴的扩散距离。背部。

麻省理工学院研究生Henry Louis Girard,博士后Dan Soto和机械工程教授Kripa Varanasi在《ACS Nano》上发表的研究论文中描述了这些新发现。这个过程的关键是在材料表面上形成一系列凸起的环形形状,这将导致落下的液滴以碗状方向飞溅而不是在表面上前进。

即,在反弹和回弹之前水滴传播了多远。

减小撞击液滴的接触面积也应对相互作用的转移特性产生显着影响。研究小组进行了一系列实验,结果表明,如果凸起的水环尺寸恰到好处,覆盖水面,会使水从撞击的水滴中溅出,形成碗状的水花,通过调节这些水球的高度和轮廓,可以控制向上飞溅的角度。如果环的尺寸与液滴尺寸相比太大或太小,则系统效率将降低,或者根本不起作用,但如果环的尺寸合适,则效果将非常显着。

结果表明,仅减少接触时间不足以使接触最小化;关键是接触时间和范围的组合。在一个轴上的接触时间图和另一个轴上的接触面积图中,真正重要的是曲线下的总面积,它是时间和接触范围的乘积。在之前的研究中,扩散区是“另一个未触及的轴”。当我开始这样做时,我看到了剧烈的反应,并且液滴的总时间和面积接触减少了90%。通过形成“水碗”来减少接触面积的想法在减少整体相互作用方面比单独减少接触时间更有效。

当水滴开始在凸起的圆内散开时,一旦撞到圆的边缘就会开始偏转。势头被重定向到顶部。虽然它最终扩散,但它不再在表面上,因此它不会冷却表面,不会冻结,也不会阻挡“防水”织物上的毛孔。它可以以不同的方式和不同的材料,重要的尺寸和间距制成。在一些测试中,在基板上印刷三维环,而在其他测试中,使用类似于微芯片制造的蚀刻工艺产生图案化表面。其他环由计算机控制的塑料铣削制成,但较高速度的液滴冲击通常会对表面造成更大的损坏。

但是在这个系统中,更高的速度实际上提高了重定向的效率,而更慢的速度消除了更多的液体。这对于实际应用来说是个好消息,例如在处理相对高速的降雨时。实际上,效果越快越好。除了防止机翼冻结外,这种新系统还可用于各种应用。例如,“防水”织物变得饱和,当水填充纤维之间的空间时,它们开始泄漏,但是当用表面环处理时,织物保持排水更长的时间并且整体性能更好。环结构提高了50%。

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2019.08.12 09: 50

字数1333

在许多情况下,工程师希望尽量减少水滴或其他液体与其表面的接触。目的是防止飞机机翼或风力涡轮机叶片冻结,或防止降雨期间表面的热量损失,或防止表面盐度暴露于海洋喷雾,让水滴尽快反弹回来并最小化表面上的接触量是保持系统运行的关键。

现在,麻省理工学院的一项研究显示了一种减少液滴和表面接触的新方法。以前的尝试,包括同一团队的成员,专注于最小化将液滴与表面接触所花费的时间,而新方法侧重于接触的空间范围,试图在液滴反弹之前最小化液滴的扩散距离。背部。

麻省理工学院研究生Henry Louis Girard,博士后Dan Soto和机械工程教授Kripa Varanasi在《ACS Nano》上发表的研究论文中描述了这些新发现。这个过程的关键是在材料表面上形成一系列凸起的环形形状,这将导致落下的液滴以碗状方向飞溅而不是在表面上前进。

即,在反弹和回弹之前水滴传播了多远。

减小撞击液滴的接触面积也应对相互作用的转移特性产生显着影响。研究小组进行了一系列实验,结果表明,如果凸起的水环尺寸恰到好处,覆盖水面,会使水从撞击的水滴中溅出,形成碗状的水花,通过调节这些水球的高度和轮廓,可以控制向上飞溅的角度。如果环的尺寸与液滴尺寸相比太大或太小,则系统效率将降低,或者根本不起作用,但如果环的尺寸合适,则效果将非常显着。

结果表明,仅减少接触时间不足以使接触最小化;关键是接触时间和范围的组合。在一个轴上的接触时间图和另一个轴上的接触面积图中,真正重要的是曲线下的总面积,它是时间和接触范围的乘积。在之前的研究中,扩散区是“另一个未触及的轴”。当我开始这样做时,我看到了剧烈的反应,并且液滴的总时间和面积接触减少了90%。通过形成“水碗”来减少接触面积的想法在减少整体相互作用方面比单独减少接触时间更有效。

当水滴开始在凸起的圆内散开时,一旦撞到圆的边缘就会开始偏转。势头被重定向到顶部。虽然它最终扩散,但它不再在表面上,因此它不会冷却表面,不会冻结,也不会阻挡“防水”织物上的毛孔。它可以以不同的方式和不同的材料,重要的尺寸和间距制成。在一些测试中,在基板上印刷三维环,而在其他测试中,使用类似于微芯片制造的蚀刻工艺产生图案化表面。其他环由计算机控制的塑料铣削制成,但较高速度的液滴冲击通常会对表面造成更大的损坏。

但是在这个系统中,更高的速度实际上提高了重定向的效率,而更慢的速度消除了更多的液体。这对于实际应用来说是个好消息,例如在处理相对高速的降雨时。实际上,效果越快越好。除了防止机翼冻结外,这种新系统还可用于各种应用。例如,“防水”织物变得饱和,当水填充纤维之间的空间时,它们开始泄漏,但是当用表面环处理时,织物保持排水更长的时间并且整体性能更好。环结构提高了50%。

在许多情况下,工程师希望尽量减少水滴或其他液体与其表面的接触。目的是防止飞机机翼或风力涡轮机叶片冻结,或防止降雨期间表面的热量损失,或防止表面盐度暴露于海洋喷雾,让水滴尽快反弹回来并最小化表面上的接触量是保持系统运行的关键。

现在,麻省理工学院的一项研究显示了一种减少液滴和表面接触的新方法。以前的尝试,包括同一团队的成员,专注于最小化将液滴与表面接触所花费的时间,而新方法侧重于接触的空间范围,试图在液滴反弹之前最小化液滴的扩散距离。背部。

麻省理工学院研究生Henry Louis Girard,博士后Dan Soto和机械工程教授Kripa Varanasi在《ACS Nano》上发表的研究论文中描述了这些新发现。这个过程的关键是在材料表面上形成一系列凸起的环形形状,这将导致落下的液滴以碗状方向飞溅而不是在表面上前进。

即,在反弹和回弹之前水滴传播了多远。

减小撞击液滴的接触面积也应对相互作用的转移特性产生显着影响。研究小组进行了一系列实验,结果表明,如果凸起的水环尺寸恰到好处,覆盖水面,会使水从撞击的水滴中溅出,形成碗状的水花,通过调节这些水球的高度和轮廓,可以控制向上飞溅的角度。如果环的尺寸与液滴尺寸相比太大或太小,则系统效率将降低,或者根本不起作用,但如果环的尺寸合适,则效果将非常显着。

结果表明,仅减少接触时间不足以使接触最小化;关键是接触时间和范围的组合。在一个轴上的接触时间图和另一个轴上的接触面积图中,真正重要的是曲线下的总面积,它是时间和接触范围的乘积。在之前的研究中,扩散区是“另一个未触及的轴”。当我开始这样做时,我看到了剧烈的反应,并且液滴的总时间和面积接触减少了90%。通过形成“水碗”来减少接触面积的想法在减少整体相互作用方面比单独减少接触时间更有效。

当水滴开始在凸起的圆内散开时,一旦撞到圆的边缘就会开始偏转。势头被重定向到顶部。虽然它最终扩散,但它不再在表面上,因此它不会冷却表面,不会冻结,也不会阻挡“防水”织物上的毛孔。它可以以不同的方式和不同的材料,重要的尺寸和间距制成。在一些测试中,在基板上印刷三维环,而在其他测试中,使用类似于微芯片制造的蚀刻工艺产生图案化表面。其他环由计算机控制的塑料铣削制成,但较高速度的液滴冲击通常会对表面造成更大的损坏。

但是在这个系统中,更高的速度实际上提高了重定向的效率,而更慢的速度消除了更多的液体。这对于实际应用来说是个好消息,例如在处理相对高速的降雨时。实际上,效果越快越好。除了防止机翼冻结外,这种新系统还可用于各种应用。例如,“防水”织物变得饱和,当水填充纤维之间的空间时,它们开始泄漏,但是当用表面环处理时,织物保持排水更长的时间并且整体性能更好。环结构提高了50%。

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