Nature Materials： 液体超高速传输新原理

2018年9月24日《Nature Materials》线上发布了北航机械自动化及机械学校陈华伟专家教授、张德远专家教授与化工学校江雷工程院院士等的协作科研成果“Ultrafast waterharvesting and transport in hierarchical micro-channels”。该研究发现并揭露了微纳构造表层上独特多少棱构造对液态快速搜集与传送基本原理，为机械手表页面的仿生技术与微生物生产制造确立了基础理论与技术性基本。陈华伟专家教授为第一作者，陈华伟专家教授、江雷工程院院士为通讯作者，北航为通信企业。

液态远程数据传输在机械设备、电子器件与新能源技术等行业具备非常重要的使用使用价值，怎样提高液态传送工作能力一直是关键课题研究。捉虫绿色植物的出色泥泞不堪体制造成了科学研究精英团队的关心，对瓶子草（别名：Sarracenia）外盖上的长细毛绒液态搜集与传送进行了系统软件科学研究。根据测量发觉瓶子草毛绒根据搜集空气中的湿冷水汽来维系表层的泥泞不堪特点，其存水传输速率比目前的仙人球刺、蜘蛛网提升了三个数量级。

瓶子草独特多少棱微纳构造

科学研究精英团队详细分析了毛绒的表层外部经济结构类型，初次发觉了独特的多少棱多级别微结构管沟构造，即邻近高棱间遍布3~5个低棱（图1）。在这里多少棱多级别微结构管沟构造上，液态在表层湿区情况下能陆续发生二种不一样的运输方式。当多级别微结构表层构造处在干躁情况时，液态传送关键借助固-液触碰造成的孔状力，这时液态传送方式与仙人球刺、蜘蛛网相相近，主要表现为大出液挪动方法，即传送方式I（图2a-c）。因为多少棱管沟构造造成的孔状力呈梯度方向遍布，传送方式I下的液态传输速率也各有不同，展现出快、慢速度梯度方向。而当多少棱管沟构造湿润后，一层平稳的收缩水会保持表面层，减少三相触碰线，防止后面液态与毛绒固态表层直接接触，液态传送驱动力就变成液-液触碰的超滑孔状力，明显减少后面液态传送摩擦阻力，加快了后面的液态传送，即传送方式II（图2d-f）。

出液远程数据传输全过程

科学研究精英团队还根据光刻技术生产制造出对应的仿生技术微结构构造（图3），认证了微纳多少棱构造的快速液态传送特性，并根据Lucas-Washburn基本原理、Onsager基本原理与界限移动基础理论各自创建了二种传送方式的理论模型。进一步揭露了多少棱多级别微结构构造主要参数对快速传送的干扰规律性，明确提出快速运输多少棱构造仿生技术规则。

液态快速运输仿生技术构造

科研成果可使用于微液体集成ic、高效率排热构造、液态搜集与海水淡化装置等急待快速液态搜集与传送的行业。

该科学研究取得了自然科学基金杰青新项目（51725501）、重点项目建设（21431009）等的支助。

毕业论文连接：

https://www.nature.com/articles/s41563-018-0171-9

来源于：北航