超疏水表面的塑性波

知识泥土六二三 2025-02-13 16:41:06

今天来聊聊超疏水表面的塑性波,这可是个新奇的研究领域呢!为啥要研究它呢?界面波在很多情况下都被研究过啦,但受微结构阵列限制的毛细管波,研究得还比较少。超疏水表面能稳定水下微尺度气层,也就是塑性层,研究人员用聚焦超声激发塑性波,听起来是不是很厉害!

那怎么研究的呢?用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备超疏水样品,表面是圆柱微柱阵列,研究不同柱高和柱间距对塑性波的影响。把样品浸入水中,用高强度聚焦超声换能器和高速相机,通过超声脉冲激发并观测塑性波。最后用自制 Matlab 程序分析波前,获取塑性波的相速度、波长、频率和衰减比等参数。

实验结果也很有意思。超声与界面张力相互作用产生塑性波,频率与超声频率呈 2:1 关系。减小柱间距,塑性波相速度增加;柱高为 37μm 时,相速度出现局部最大值。通过监测塑性波相速度随时间的变化,还能反映塑性层与水之间的气体交换情况。

最后得出结论,结合表面工程和非线性聚焦超声揭示了水下薄气层上的新型界面波 —— 塑性波,它有独特的传播特性,还能作为非破坏性监测塑性层稳定性的工具,在很多领域都有潜在应用价值,是不是很厉害!

#超疏水表面 #塑性波 #新发现 #实验研究 #前沿科技 Fauconnier, M., et al. Fast capillary waves on an underwater superhydrophobic surface. Nat Commun 16, 1568 (2025).

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