朱蒂·伍德瑞夫:今晚的最后——你有没有遇到过这样的麻烦,番茄酱黏在瓶子里不出来?那么石油钻塔防爆又如何呢?波士顿的一个实验室已为这两个问题找到了解决之道
尼斯坎·阿克潘:看这番茄酱滑动得如此平顺,如此容易 。以前,使用调味品时总不免会出点乱子,因为那时没有这些高科技的瓶子 。如今瓶子的内部覆有名为LiquiGlide的涂层 。
克利潘·威瓦纳斯:这是一种涂层技术,应用这种技术,基本可以把产品一点不剩地挤出来,这样可以使数十亿吨的产品免于浪费 。而LiquiGlide技术所做的就是从根本上改变液体和固体之间的相互作用关系 。
尼斯坎·阿克潘:这是麻省理工学院的机械工程师克利潘·威瓦纳斯,为攻克接触面难题,威瓦纳斯与人合伙创立了LiquiGlide 。 两个物体相遇的任何点面即是接触面 。大家对物理力产生摩擦和固体界面比较熟悉,比如像轮胎在路上打滑 。但液体在固体上滑动时,也会产生这种张力摩擦 。这也是为什么像枫糖浆这样的液体具有粘性的部分原因 。
克利潘·威瓦纳斯:这个问题普遍存在,无论是消费品,还是个护产品,再到化工产业,能源产业都会用到 。
尼斯坎·阿克潘:石油行业中有个讨厌棘手的接触面问题,LiquiGlide的成立正是为了解决这一问题 。石油钻探挖掘各类杂质、淤泥质沉积物和矿物 。这其中包括甲烷水合晶体,这种晶体可形成糖浆一样的黏糊,堵塞管道 。
克利潘·威瓦纳斯:如果这种黏糊形成,后果可能是灾难性的,因为如果除掉这种甲烷水合物黏糊,甲烷就会冒出来,势必会引发爆炸 。
尼斯坎·阿克潘:正当克利潘思考如何防止这些黏糊形成时,发现类似的问题也会出现在家里 。
克利潘·威瓦纳斯:那时,我儿子大约一岁 。我妻子正尝试从瓶子里把蜂蜜挤出来 。而且,你知道,她说,你知道,你为什么不把这项技术应用到瓶子上呢?
尼斯坎·阿克潘:克利潘知道就这点而言,塑料表面,玻璃表面,任何固体表面,都并非完全平滑 。上面布满了微小的凸脊和缝隙 。这些缝隙捕捉住液体,引起了界面间的摩擦 。于是,克利潘和他以前的研究生戴夫·史密斯有意设计了一种可以产生大量摩擦化学液体,它就粘在了这些缝隙里 。这种嵌入液体就像润滑剂 。把番茄酱放在瓶子里,它滑到润滑剂纳米层上,不会与玻璃发生物理接触 。明白了吗?LiquiGlide 。
戴夫·史密斯:然后,我们思考,怎么才能让它容易实行还易于喷涂?
尼斯坎·阿克潘:史密斯构建了一个公式,它可以预测和建立任何固体表面的涂层 。一次喷涂,LiquiGlide便牢牢黏在了瓶子上,并且不会渗入容器内的承载物 。但是,预防起见,他们在食品应用中使用的涂料是可食用的,已经过FDA批准 。2012年他们创办了一家公司,如今使用他们的涂层可以挤出最粘稠的物质,牙膏、奶油、奶酪、油漆 。连埃尔默胶水,也使用了LiquiGlide 。LiquiGlide也并非处处适用 。对较大容器进行均匀喷涂还是会很棘手 。这种特殊涂料比普通的旧玻璃昂贵得多 。所以,现在,LiquiGlide是最适合于较小的容器或你很容易重新喷涂的场合,比如像工业垃圾箱 。在克利潘的实验室,另外一批研究生正在努力攻克其他界面 。比如说你对飞机结冰,造成航班延误感到厌倦 。
亨利-路易斯吉拉德:如果你遇到冻雨,例如,在机翼上,水停留在上面的时间将决定它是否会结冰,所以我们想尽量减少水停留在上面的时间 。我们的做法是在机翼表面上形成微小的脊线 。如果现在我们让一滴水落在脊线中央,我们可以看到它分裂成两部分,独立地弹开 。因为这两个部分比原来的那滴水小,所以它们反弹得更快 。这是因为当下落弹起,它就像一个弹簧被压缩时,膨胀然后缩回 。较小的水滴就像更小的弹簧,比大的更硬 。而较硬的弹簧会弹跳得更快 。
尼斯坎·阿克潘:如果较小的水滴反弹得更快,那么水就不太可能粘住(机翼),所以在机翼上覆盖一层这样的微脊,飞机就可以减少使用当下应用的有毒化学物质 。在克利潘的实验室里,其他学生正在通过观察海水蒸发,学习如何解决海水淡化设施中的问题 。他们(研究如何)保证水不在蒸汽涡轮机上冷凝,从而提高发电厂的能源效率 。他们也在研究如何才能让农药喷雾高效附着在植物叶表,而不会冲刷到环境中去 。一切就从现在开始 。我是尼斯坎·阿克潘,这里是PBS NewsHour ScienceScope 。
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