你能想到自然界或你周围的人造物体中任何非常光滑的表面吗?玻璃窗户怎么样?玻璃是光滑的，对吧?很顺利?在现实中，标准的玻璃基片，以及我们通常认为光滑的任何其他材料，当我们在强大的显微镜的帮助下在很小的范围内观察它们时，都会呈现出某种程度的粗糙度。然后可以观察到的小凹槽、凸起、孔或其他特征的大小为数百或数十纳米，比一毫米小一百万倍。然而，这些非常小的表面纳米特征会强烈影响表面与水或其他液体(如油、水或血液)接触时的行为。结合表面固有的化学性质，即表面原子的性质，纳米特征可以赋予材料惊人的性能，如防水，不粘行为，或者相反，强吸收能力或粘合特性。近年来发展起来的一种新技术为修饰和制作具有可控纳米形貌的表面提供了途径。

图1所示。纳米级衬底的润湿原理图。

这被称为纳米技术。现在，使用一系列先进的技术，可以在固体表面上定制非常小的特征的排列和形状。这在日常生活中有重要的实际应用，因为它使工程师和科学家能够控制水(和其他流体)如何扩散、推进并最终润湿固体基底。然而，到目前为止，用于预测粗糙基板上润湿过程的理论仅适用于特征相当大的情况，通常大于0.1mm。当特征的大小减小到纳米尺度时，这些模型理论赖以建立的物理力的相对重要性发生了变化，模型无法描述现实世界中实际发生的事情。

图2所示。等离子体辅助薄膜沉积原理。

我们的研官方manbetx手机版究提供了一个新的模型，能够描述和预测水在具有纳米地形景观的基质上的行为。我们制作了分子光滑的涂层，并用三种不同但已知尺寸的金纳米颗粒装饰这些薄膜。我们进一步控制了外层的化学性质，在纳米颗粒的顶部沉积了一层最终的，只有几纳米薄的覆盖层(图1)。我们使用的技术被称为等离子沉积。它的工作原理是利用强大的能量源将化学前体(酸、油等)的蒸汽激发到比气体更高的阶段:等离子体状态。在这种状态下，构成原始化学物质的分子被分散，变成带电和不稳定粒子的混合物，这些粒子在它们接触到的任何固体表面上随机重新排列(图2)。我们通过测量液滴表面与基质形成的角度来测量水在我们的一组定义良好的纳米级样品上的扩散情况。我们证实了传统理论无法预测实验水接触角(图1)。然后，我们证明了我们的新模型可以预测纳米级表面上的水接触角，仅使用纳米颗粒的数量、密度和尺寸以及光滑衬底上的接触角作为已知参数。这些发现将通过提供一种简单的工具来预测纳米工程衬底的润湿行为，从而指导新的先进材料的设计，从而帮助纳米技术领域。无论最终的材料是需要排斥还是吸附流体，工程师们都将能够使用我们称之为“Ramiasa-Vasilev方程”的新方程来决定使用多少和多大尺寸的纳米特征来实现他们的目标。

Krasimir Vasilev¹和梅勒妮Ramiasa^2
1南澳大学工程学院，澳大利亚南澳莫森湖
²南澳大学未来产业研究所，澳大利亚南澳莫森湖

出版

纳米工程材料表面润湿性的调整与预测。
M, Mierczynska A, Sedev R, Vasilev K
纳米级。2016年2月18日

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