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更新時(shí)間：2025-05-22

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跨介質(zhì)航行器具備在水下（面）和空中作業(yè)的能力不合理波動，然而這類航行器在作業(yè)時(shí)不得不面臨水的阻力和粘附問題宣講手段。以水陸兩棲飛機(jī)為例，當(dāng)它在水面滑行時(shí)積極拓展新的領域，流體阻力會(huì)嚴(yán)重限制其滑行速度配套設備；當(dāng)飛機(jī)脫離水面時(shí)，水粘附在底部又形成極大的拖拽力競爭力所在，導(dǎo)致飛機(jī)的最大起飛重量難以進(jìn)一步提升引人註目。因此領域，減小飛機(jī)在滑行過程中的流體阻力和脫離過程中的水粘附是進(jìn)一步增加兩棲飛機(jī)起飛效率所面臨的挑戰(zhàn)之一。

超疏水技術(shù)為上述挑戰(zhàn)提供了一個(gè)理想的解決方案好宣講，其表面微納結(jié)構(gòu)與低表面能相結(jié)合註入新的動力，使液體穩(wěn)定地停留在微結(jié)構(gòu)的頂部，形成低固—液接觸的Cassie-Baxter潤濕狀態(tài)，從而顯著降低水的阻力和粘附力雙重提升。然而，超疏水表面在深水和流體沖擊條件下難以維持其超疏水性事關全面，僅能承受0.03-2.3m的靜水壓力表現明顯更佳，一旦失去超疏水性，其減阻和低粘附性能都將丟失技術節能。

針對(duì)上述問題指導，電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院鄧旭教授、王德輝教授團(tuán)隊(duì)觀察到水生植物大薸的葉片具有優(yōu)異的超疏水性國際要求，并展現(xiàn)出較好的抗水壓能力和低的固—液粘附流動性，這一特性歸因于葉片絨毛狀微結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)形變及其表面特別的內(nèi)凹幾何特征。在水壓作用下競爭激烈，這些微結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生形變持續創新，通過增加固—液接觸面積來提升抗水壓能力；而內(nèi)凹特征提高了微結(jié)構(gòu)表面的臨界抗刺穿壓力參與能力，確保其在高水壓下進(jìn)入形變抗壓模式合理需求。同時(shí)，內(nèi)凹幾何特征提高了微結(jié)構(gòu)的形變閾值充分發揮，可促進(jìn)高模量微結(jié)構(gòu)形變響應(yīng)高質量，有利于形變后的氣層恢復(fù)，使固—液粘附力始終保持在較低水平選擇適用」芾?；谏鲜鲈恚?span textstyle="" style="-webkit-tap-highlight-color: transparent; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; font-weight: bold;">研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了仿生自適應(yīng)超疏水表面的設(shè)計(jì)策略業務指導，其抗水壓性能提高了約183%改進措施，受壓后的粘附力降低了約80%。該項(xiàng)研究成果以“Superhydrophobicity with Self-Adaptive Water Pressure Resistance and Adhesion of Pistia stratiotes Leaf"為題發(fā)表在國際期刊《Advanced Materials》上積極性。2022級(jí)博士研究生邵慧娟為論文第一作者奮勇向前，鄧旭教授和王德輝教授為論文的共同通訊作者，電子科技大學(xué)為論文第一單位實施體系。

該超疏水表面結(jié)構(gòu)是由摩方精密nanoArch^® S140 （精度：10μm）3D打印系統(tǒng)打印模具后經(jīng)兩次PDMS翻模制備而成組建。這種自適應(yīng)超疏水材料為進(jìn)一步提升兩棲飛機(jī)以及其他跨介質(zhì)航行器的作業(yè)性能提供了一種新的設(shè)計(jì)思路。

圖1. 植物葉片表面優(yōu)異的疏水和抗水壓性能效果較好。

圖2. 凹角結(jié)構(gòu)與變形機(jī)制的協(xié)同作用重要的意義。

圖3. 仿生自適應(yīng)超疏水材料的應(yīng)用探究持續。

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