L’équipe de recherche de l’Université du Hunan a proposé une méthode facile et applicable industriellement pour fabriquer une surface de mouillabilité extrême sur une surface superhydrophobe à base d’Al par un processus composite de gravure de masque électrochimique et de micro-fraisage, et a réalisé l’évaporation contrôlée, le rebond directionnel et le transport. de gouttelettes sur cette surface sur une large plage de température pour la première fois.
La plate-forme de transport basée sur les différences de mouillabilité ouvrira davantage d’applications en biochimie, en systèmes microfluidiques, en culture cellulaire et en récupération et utilisation d’énergie. Cette recherche a été publiée dans le Journal International Journal of Extreme Manufacturing.
Le taux d’évaporation des gouttelettes sur les surfaces superhydrophobes était inférieur à celui des gouttelettes sur les surfaces hydrophiles. L’évaporation contrôlée des gouttelettes sur une matrice de points à micropits hydrophile, un motif de rainures circulaires ou d’autres motifs de différence de mouillabilité peut être obtenue en contrôlant la géométrie du motif hydrophile.
Le rebond directionnel des gouttelettes à différentes distances peut être obtenu en contrôlant l’amplitude de la différence de mouillabilité du substrat sur une large plage de température. Les gouttelettes rebondiront vers la région hydrophile la plus mouillable, le plus grand degré de différence de mouillabilité, la plus grande vitesse et distance de rebond.
Lorsque la température du substrat est inférieure au point d’ébullition de Leidenfrost, la gouttelette rebondit vers la région hydrophile. Au contraire, les gouttelettes rebondissent verticalement à la jonction ou se déplacent vers la région superhydrophobe en raison de la poussée générée par la couche de vapeur.
Le transport contrôlé de gouttelettes sur une large plage de température avec confluence et écoulement fractionné en utilisant des gradients de pression de Laplace sur des surfaces extrêmement mouillables a été réalisé. L’entraînement par gradient de température peut être utilisé pour réaliser un transport directionnel et résistant à la gravité d’eau désionisée, d’éthanol anhydre et de kérosène avec différentes viscosités, et la vitesse de migration des gouttelettes augmente avec le gradient de température.
En analysant le phénomène de mouvement des gouttelettes sur des surfaces mouillables, les chercheurs ont pu comprendre l’effet des surfaces de différence de mouillabilité sur le mouvement des gouttelettes. Les chercheurs ont découvert que la taille de la zone hydrophile à température ambiante affectait le taux d’évaporation et la direction de transport des gouttelettes, qui avaient tendance à rebondir davantage vers les régions hydrophiles. Cependant, la gouttelette rebondit vers la région superhydrophobe à des températures élevées.
L’équipe a étudié une méthode prometteuse pour préparer industriellement des surfaces différenciées par mouillabilité, mais la technique expérimentale qu’ils ont développée peut être utilisée pour de nombreuses applications différentes.
Yao Lu, de l’Université Queen Mary de Londres, déclare que « c’est une réalisation très précieuse et prometteuse et ce n’est que le début – nous cherchons déjà à utiliser cette technique pour soutenir le développement de structures de surface fonctionnelles bioniques, qui sont nécessaires dans des industries telles que que la biochimie, les systèmes microfluidiques et la récupération et l’utilisation de l’énergie.
Chengsong Shu et al, Fabrication d’une surface de mouillabilité extrême pour la manipulation contrôlable des gouttelettes sur une large plage de températures, Journal international de la fabrication extrême (2022). DOI : 10.1088/2631-7990/ac94bb
Fourni par International Journal of Extreme Manufacturing