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鹽晶體在疏水表面上長出了“腿”

來源:本站  發(fā)布時間:2021年05月08日 作者:

      據(jù)估計,在工業(yè)體系里,鹽和其他可溶解的礦物質(zhì)沉積在機器管道內(nèi),所造成的損失,占工業(yè)化國家生產(chǎn)總值0.25%。鹽垢降低了多種工業(yè)流程的效率,并需要采取昂貴的處理手段?,F(xiàn)在,有最新研究找出了減少鹽垢新方法,甚至有可能把晶體廢料變成可銷售的產(chǎn)品。

      研究人員觀察鹽在表面上的結(jié)晶方式時發(fā)現(xiàn),沉淀的鹽分最初會在液滴周圍形成不完整的球形殼體。令人意外的是,在蒸發(fā)過程中,殼體會突然“長出”細長的腿狀延伸結(jié)構(gòu)。該過程反復(fù)多次后穩(wěn)定為多足結(jié)構(gòu),研究人員稱其為“晶體生物”。



      經(jīng)過許多實驗和縝密分析,研究團隊確定了晶體長出腿的機制。他們還展示了這些突出物如何根據(jù)溫度和疏水表面的性質(zhì)而變化。他們發(fā)現(xiàn),支撐這些鹽晶動物的窄腿從底部向上生長,因為咸水向下流過吸管狀的腿,并在底部沉淀出來,有點像一個正在生長的冰柱,只是在其頂端平衡。最終,腿變得如此之長,以至于無法支撐鹽晶動物的重量,團鹽晶體就會斷裂并掉落。

      這項工作的動機是希望限制或防止晶體在如管道內(nèi)部的表面結(jié)垢,因為可能會導(dǎo)致堵塞。實驗顯示了有趣的結(jié)果,水垢幾乎是自己蹦出來的。



      團隊成員回憶說,在做最初的實驗時,"我們猜測這種特殊的疏水表面可以避免氯化鈉的粘附,但我們不知道鹽塊可以直接脫落"。她發(fā)現(xiàn),這種方法的關(guān)鍵是表面上圖案的確切規(guī)模。雖然許多不同規(guī)格的紋理都可以產(chǎn)生疏水表面,但只有納米尺度的圖案才能達到這種自除垢的效果。



      斥水紋理可以很容易地通過蝕刻、研磨或涂層產(chǎn)生。在海洋環(huán)境或暴露在海水中的各種金屬結(jié)構(gòu)都會受到結(jié)垢和腐蝕。研究人員說,這些發(fā)現(xiàn)也可能促成結(jié)垢和腐蝕機制的新研究方法。




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