Иерархические структуры суперрастекания для ультрабыстрой транспортировки капель и управления пузырями

Интегрированные с мультишкальной структурой и химическим составом поверхности, микронано-пористые материалы с эффектом суперрастекания достигли прорывов в областях сопротивления адгезии пузырьков и транспорта жидкости. Насущные проблемы, связанные с материалами суперрастекания, — их внутренние дефекты, такие как проблемы совместимости систем, капиллярные ограничения или потеря модифицированных гидрофильных групп. Здесь, используя спонтанную агломерацию неорганических частиц и оптимизацию микронано-структуры, искусно спроектированные на основе SiC–SiO2 микронано-структуры суперрастекания демонстрируют отличное растекание капель (6,5 мс) и чрезвычайно высокий параметр капиллярной эффективности K / R_eff = 2,08, формируя масштабируемую, эффективную и экономичную структуру. Сочетание супер-гидрофильности (контактный угол воды, WCA = 0°) и капиллярного эффекта может существенно устранить локальный эффект закрепления, способствовать продвижению линии трехфазного контакта (TCL) и образованию стабильного и эффективного водного потока суперрастекания. Кроме того, микронано-структуры суперрастекания демонстрируют набыстрейшую эволюцию роста пузырьков с чрезвычайно быстрым циклом роста и десорбции (<20 мс) и наименьшим размером отделяемого пузырька (139,9 мкм). Система даёт представление об экспериментальных и теоретических применениях двухфазного (жидкость, пар) потока и может быть далее расширена на другие более сложные функциональные системы транспортировки жидкостей для разработки интеллектуальных структурных материалов суперрастекания.