城大研究發現可調控液體流向

2021-09-20 07:00
王鑽開(左)的研究團隊從南洋杉葉得到啟發,仿照其自然結構設計出3D原型,操控液體流向。
王鑽開(左)的研究團隊從南洋杉葉得到啟發,仿照其自然結構設計出3D原型,操控液體流向。

大自然往往為科學家帶來啟發,城市大學機械工程學系講座教授王鑽開的研究團隊,從南洋杉葉上的液體流動行為,設計出具有3D鋸齒的仿南洋杉表面(ALIS)原型,研究首次展示可控制液體傳輸方向,解開兩個世紀以來,在表面與界面科學領域的難題,研究結果已於權威科學期刊《科學》上發表。

王鑽開的研究團隊仿照南洋杉葉的自然結構,設計出具3D鋸齒的仿南洋杉表面(ALIS)原型,再在上面置放不同混合比例的酒精與水,因表面張力不同,液體分成前、後、雙向的三個方向流動。

團隊亦發現鋸齒的結構與尺寸,特別是鋸齒尖端向內彎的勾狀結構、鋸齒尖端之間的距離,均是控制液體流向的關鍵,故適當設計新型的毛細鋸齒,能營造足夠空間令液體「選擇」流向。

解開兩世紀科學難題

今次研究首次展示可控制液體傳輸方向,成功解開自一八○四年以來在表面與界面科學領域的難題,王鑽開形容觀察到不同液體向多個方向流動,就像魔術一樣,是科學界首次記錄的現象;而混合不同比例的水和乙醇,可得出不同表面張力的液體,倘水的比例恰當,會同時以雙向流動。

今次發現可為液體的高效操控,尤其是結構誘導引導的無源操縱提供有效策略,不僅豐富科學界對固液表界面的認識,也為工業界帶來深遠影響,包括流體設計及強化傳熱等。

《星島日報》

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