如何湿滑路面允许粘膏和凝胶,以幻灯片



一个已经征服了越来越番茄酱出它的瓶子的问题ag真人平台的研究小组现在已经解决了消费者和制造荣辱与共的一个新的类别:如何获得更厚的材料,以滑而不粘或变形。

滑涂层的团队已经开发,被称为液体浸渍过的表面,可以有许多优点,包括消除生产废料,从材料的结果是刺到加工设备的内部。他们可能也提高了产品范围从面包到药品的质量,甚至提高液流电池的效率,一个快速发展的技术,可以帮助提供用于发电的廉价的存储,以促进可再生能源。

这些表面是基于最初是为了帮助食品,化妆品,以及其它粘性液体的原则滑动它们的容器出来, 作为设计 通过kripa瓦拉纳西,在ag真人平台机械工程系教授,与前同学一起列昂尼德拉波鲍特博士'18和布赖恩·所罗门博士'16。新的工作今天描述的日记 ACS施加材料和接口.

像早期的表面,他们开发的,这导致了创建分拆一家名为 liquiglide时,新的表面是基于专门纹理化表面的组合和液体润滑剂,涂覆表面和遗体通过毛细作用和与该接口相关联的其它分子间力被困在适当位置。新的文件解释了基本的设计原则,可实现近100%的这些胶状流体摩擦降低。

需要挤压

这样的材料,被称为屈服应力流体,包括凝胶和糊剂,是普遍存在的。他们可以在消费产品,如食品,调味品,化妆品被发现,并在产品的能源和医药等行业。不像其他的液体,例如水和油,这些材料不会开始流动对自己,甚至当他们的容器被颠倒过来。开始流动需要能量的输入,如挤压容器。

凝胶状屈服应力流体,顶部,作为移动而不在管与所述新的表面涂层剪切的塞子。在底部,相同的流体被认为是剪切而它在未涂布管,其中,所述流体的一部分被粘到管,同时它的一部分继续流动流动。研究人员的图像礼貌

但挤压都有自己的作用。例如,面包的制作机械通常包括刮削器稳定地从它的容器的侧面推粘面团了,但可能会导致过度捏合和更致密的面包该持续刮擦。 ,不需要刮因而能产生更好的品尝面包滑容器,瓦拉纳西说。通过使用该系统,“超越让一切从容器中,你现在加入更高质量的”最终产品的。

这可能不是关键的,其中面包而言,但它可以对医药很大的影响,他说。通过混合罐和管道使用机械刮刀推动药物材料可与药剂的有效性干扰,因为所涉及的剪切力会损坏蛋白质和其它活性化合物在该药物。

通过使用新的涂料,在某些情况下有可能实现的阻力是材料本身减少100%的 - 相当于“无限滑,”瓦拉纳西说。

“一般来说表面是推动者,说:”拉波鲍特。 “超疏水性表面,例如,使水容易滚动,但不是所有的流体可滚动。我们的表面使流体通过取方式是让他们更加最好移动 - 无论是滚动或滑动。此外,我们发现,屈服应力流体可以在我们的表面上移动,而不会剪切,本质上滑动像实体。当你想保持时,他们正在处理这些材料的完整性,这是非常重要的。”

等的光滑的表面瓦拉纳西和他的合作者所创建的早期版本中,新的过程开始于,或者通过蚀刻所述表面上的一系列紧密间隔开的支柱或壁,或机械研磨槽或凹坑使得其在纳米纹理化的表面。所产生的纹理设计,有这样的小功能,毛细作用 - 同样的过程,可以让树木水拟定通过树皮下的小开口的最高分支 - 可以充当容纳液体,如润滑油,到位在表面上。作为结果,用这种衬里基本上的容器内的任何材料仅开始与润滑液接触,并且滑动马上代替粘到固体容器壁。

 

当屈服应力流体,凝胶状材料,在一个简单的玻璃管它得到粘在壁和经验剪切应力流动。然而,涂有滑涂层的管允许流体移动作为插件不具有剪切和无拖尾在管。研究人员礼貌。

在本文中描述的新的工作细节的研究人员,以使表面纹理化的最佳选择,用于与其特定的材料组合的任何特定应用润滑材料,以及制造过程上来原理。

帮助电池流向

新涂料的另一个重要应用是在快速发展的技术称为液流电池。在这些电池中,固体电极是通过悬浮在液体中的微小颗粒的浆液,其具有的优点是,电池的容量可以在任何时间通过简单地添加更大的罐可以增加取代。但这种电池的效率可以通过流量限制。

使用新的滑涂料可以显著提高这种电池的整体效率,并瓦拉纳西与ag真人平台教授加雷思·麦金利和尚未明蒋开发这样的所罗门和信威臣,在蒋介石的实验室担任博士后导致的系统工作。

这些涂层可以解决液流电池设计人员面临的一个难题,因为他们需要的碳添加到浆料材料,以提高其导电性,但碳也取得了浆厚得多,并与它的运动干涉,导致“液流电池可能不流动,”瓦拉纳西说。

“以前液流电池有一个权衡,当你添加更多的碳颗粒浆料变得更加导电的,但它也变得更厚和更有挑战性的流动,说:”所罗门。 “采用光滑的表面让我们有两全其美的允许厚,屈服应力泥浆的流动。”

该改进的系统允许使用,导致在容量增加了四倍,并在机械功率的节省86%的流电极配制剂的,与使用传统的表面的比较。这些结果 最近描述 在日记 ACS施加的能量的材料.

“除了制造液流电池装置,其结合了光滑表面,我们还制定了设计标准进行电化学,化学和热力学稳定性,”解释所罗门。 “工程表面的液流电池打开的应用程序,可以帮助满足未来能源需求的存储一个全新的分支。”

这项研究是由联合中心储能研究,能源研究中心由美国提供资金支持能源部门,由研究员可持续发展的马丁家族社会。