机械行业门户
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香港大学机械工程系的研究人员在液滴操作方面取得了重大突破。他们发现了一种在没有外力或能量的情况下在表面上航行液体的创新方法。
水滴像一个球。平面内液滴控制与斯诺克相似，在斯诺克中，球被引导沿着所需的轨迹移动，这一功能对于热管理、脱盐、材料自输送和许多其他应用非常重要。
传统上，研究人员制造化学润湿梯度或非对称微纹理来驱动液滴运动，类似于设计传送带来运输球。香港大学机械工程系RGC博士后研究员唐欣博士、博士后研究员李伟博士和热流体科学与工程讲座教授王立秋首次发现，当润滑压电晶体（铌酸锂）上释放出冷/热或挥发性液滴时在环境温度下，液滴以分叉路径瞬时推进较长距离（约为液滴半径的50倍）。根据与液滴接触的晶面，自推进可以是单向的、分叉的，甚至是三分叉的。
这一发现已发表在《自然纳米技术》上一篇题为“结晶表面分叉液滴运动”的文章中。
“这是一个意料之外的现象，影响深远。表面温差为5°C的液滴可以自我持续推进。想象一下，将一个球放在一个完全平整光滑的桌子上，而不是保持静止，球会自动滚动。更令人惊讶的是，球只会自动滚动。”王立秋教授说。
研究人员发现，由于晶体结构的各向异性，交叉尺度的热-压电耦合促进了内在定向的液体运动。这类似于一个光滑的工作台以一种不同寻常的方式原子化布置，使得对称热源可以产生非对称电场，驱动球沿工作台表面切割方向确定的方向运动。
唐欣博士说：“这项工作提供了一种具有可控性、多功能性和性能的液体输送和运输创新方法，并为解决一些长期存在的难题提供了线索，如潮湿环境中的防冰、除霜和防雾。”。
当液滴撞击过冷基底（如飞机机翼和电力电缆的基底）时，它会迅速冻结并粘附在表面。在这种情况下，晶体产生的自发电力会扰动成核液滴，可能会降低界面附着力并延迟有害的积冰。
自推进还将通过去除表面（热障）上不断增长的冷凝液来提升滴状冷凝的性能，从而有可能为不存在重力辅助液滴脱落的空间中的液滴操纵提供非常有前景的解决方案。
此外，可以通过添加外部干扰（例如精细电场）来选择性地选择分叉路径。通过这种方式，该表面可以充当一个二通或三通平面阀，以输送包含信息、化学或生物有效载荷的液滴。
李伟博士说：“很明显，这种新的液体操纵方法适用于多种液体和压电晶体，因此为进一步研究、新材料和新技术开发提供了机会。”。
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