在香港旅遊勝地海洋公園的一次旅行中,中國的科學家們提出了一種防止手機過熱和檢測假貨的方法,這一發現顛覆了延續了200年的傳統智慧。
香港城市大學的研究人員開始了一項為期兩年的專案,其靈感來自於南洋杉樹。此前,一名科學家參觀了該主題公園,並被南洋杉樹獨特的棘輪狀螺旋結構所震撼。
南洋杉樹是一種類似松樹的針葉樹,原產於南半球。在對南洋杉樹葉的研究中,研究人員從樹葉表面的液體運輸行為中獲得了啟發。他們發現,表面張力不同的液體會向相反的方向擴散。例如,表面張力較低的乙醇會流向葉尖,而表面張力較高的水則會向相反的方向擴散。
在研究了樹葉如何引導液體在同一表面上向不同方向流動之後,研究小組使用3D打印表面來模擬它們,這是自1804年以來表面科學領域的首次嘗試。該專案取得了成果,研究結果於週四發表在同行評議的《科學》雜誌上。
首席研究員王鑽凱表示:“這個結構看起來很簡單,但如果沒有大自然母親的幫助,我們不可能創造出它。他表示,這種複製葉子結構的表面可以用來防止手機等電子裝置過熱,透過將液體快速輸送到某個方向以加速散熱。
研究人員使用3D列印來模擬葉子的結構/圖源:香港城大
另一個潛在的應用是妊娠測試和其他橫向流動測試,利用棘輪將檢測物質的試劑導向檢測線。王說,這種方法也可以用來製作產品標籤,透過使用液體來顯示特定的流動模式,以驗證其真偽。
另外,利用受樹葉啟發的3D打印表面,研究人員讓等分的水油混合物在沒有外部能量輸入的情況下,向不同方向完全分離。他們還透過調整水和乙醇的比例來改變混合物的表面張力來控制液體流動。