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工程师使用无热技术制作玫瑰表面纹理的金属复制品,中网信息,ChinaNews360.com
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工程师使用无热技术制作玫瑰表面纹理的金属复制品
2020年09月28日    阅读量:1359    新闻来源:中网信息 ChinaNews360.com  |  投稿

大自然已经为无数个星球创造了完美的表面纹理,这些纹理可以保护,隐藏和以其他方式帮助各种生物生存。


蓝色的morpho蝴蝶翅膀有光泽,散射光的纹理,鲨鱼皮的粗糙,减少阻力的纹理以及玫瑰花瓣的粘稠但拒水的纹理。

工程师使用无热技术制作玫瑰表面纹理的金属复制品 中网信息,ChinaNews360.com

但是,如何在工程世界中使用这些自然纹理和特性?荷花植物的憎水,超疏水质地可以以某种方式应用于机翼作为防冰装置吗?先前的尝试涉及模制聚合物和其他软质材料,或在缺乏准确性且依赖于昂贵设备的硬质材料上蚀刻图案涂料在线coatingol.com。但是,如何制造廉价的模制金属生物结构呢?


爱荷华州立大学的马丁·索(Martin Thuo)及其研究小组的学生找到了一种追求“节俭科学/创新”的方法,他将其描述为“在最大程度地降低成本和复杂性的同时,为改善人类状况提供有效解决方案的能力”。


在这个项目中,他们采用了以前开发的液态金属颗粒的方法,并使用它们来制作自然表面(包括玫瑰花瓣)的完美模压金属版本。他们可以做到这一点,而无需加热或加压,也不会损坏花瓣。


他们在最近由德国化学会杂志Angewandte Chemie在线发表的论文中描述了他们称之为BIOMAP的技术。作者是材料科学与工程学副教授,在电气和计算机工程学方面有礼貌,他是作者。合著者均为爱荷华州立大学材料科学与工程专业的学生:博士生Julia Chang,Andrew Martin和Chuanshen Du;还有本科生Alana Pauls。


爱荷华州以Thuo产生的知识产权特许权使用费来支持该项目。


Thuo说:“这个项目来自观察到自然有很多美好的事物。” “例如,莲花植物生活在水中,但不会变湿。我们喜欢那些结构,但我们只能用柔软的材料来模仿它们,我们想使用金属。”


该技术的关键是过冷液态金属的微小颗粒,最初是为无热焊接而开发的。当金属的微小液滴(在这种情况下为Field的金属,一种铋,铟和锡的合金)暴露于氧气并涂有一层氧化层时,就会形成颗粒,即使在室温下,它们也以液态捕获在内部。


BIOMAP过程使用大小不同的粒子,所有粒子的直径仅为百万分之一米。通过自动过滤,毛细压力和蒸发的自主过程,将颗粒施加到表面上,覆盖表面并适合所有缝隙,缝隙和图案。


化学触发物使颗粒彼此结合而不是表面结合并固化。这样就可以提起固体金属复制品,从而对表面纹理产生负面影响。可以通过使用反复制品创建模具然后重复BIOMAP过程来制作正凸纹。


Thuo说:“将其提起,看起来完全一样。”他指出,工程师可以通过其质地的金属复制品之间的细微差别来识别不同的品种或玫瑰。


重要的是,复制品保留了表面的物理特性,就像在基于弹性体的软光刻中一样。


Thuo说:“金属结构保持了这些超疏水特性-就像莲花或玫瑰花瓣一样。” “在金属玫瑰花瓣上滴一滴水滴,水滴会粘住,但是在金属荷叶上,水滴就会流下来。”


Thuo说,这些特性可以应用于飞机机翼,以更好地除冰或改善空调系统的热传递。


Thuo说,这就是一些节俭的创新“可以将玫瑰花瓣的精致结构塑造成坚固的金属结构”。“我们希望这是一种方法,该方法将导致采用基于结构而不是金属涂层的疏水性金属表面的新方法。”


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