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丝绸之路花正芳:航天学院国际团队在自润滑液滴反弹研究中取得新进展


时间: 2020-03-20        来源:

没有什么比液滴看上去更加简单了,但研究固体表面上的液滴行为仍然是最富挑战的科学问题之一。这一问题与众多技术紧密相关,如传统的燃烧和喷雾现象,较新的2D和3D打印技术,自清洁和防冰涂层等。在日常生活中液滴也无处不在,当雨天从车内看向车窗可以看到密密麻麻的水滴黏着在玻璃表面上,这是因为玻璃是一种亲水性材料,而水滴的黏着力由玻璃的表面性质所控制,如若将水滴外表面包裹上油层,就会出现另一种情况——水滴一碰到玻璃表面便会立刻被反弹,不会黏着在玻璃上,这种现象被称为“自润滑”。

关于自润滑液滴反弹的研究成果"Rebound of self-lubricating compound drops" (DOI:10.1126/sciadv.aay3499)由西安交通大学航天航空学院的Marie-Jean Thoraval(陶益壮)教授带领的国际化科研团队完成,发表在Science Advances 期刊上(影响因子12.8 - Clarivate Analytics, 2019)。Marie-Jean Thoraval教授为第一通讯作者,第一和第二作者分别为西安交通大学航天航空学院高级进修生Nathan Blanken和研究生Muhammad Saeed Saleem,第二通讯作者是Carlo Antonini教授(Rita Levi-Montalcini Fellow,the Department of Materials Science,University of Milano – Bicocca,意大利)。西安交通大学航天航空学院为该论文的第一作者和第一通讯作者单位。


该研究是基础科学研究的一个典型,为精密复杂液滴沉积的研究奠定了基础,对2D、3D打印以及液滴分离/油水分离技术产生了巨大的影响。另外值得一提的是,本次研究中的一份摄影作品还获得了2018年度Photron公司的最佳科学奖。该研究的实验是在西安交通大学Marie-Jean Thoraval教授负责的高速多相流实验室进行的,该实验室的建设获得西安交通大学和机械结构强度与振动国家重点实验室的支持,实验室中先进的高速摄影系统是该研究得以顺利开展的前提。另外,在本次项目中,与海外人才Carlo Antonini教授合作是由机械结构强度与振动国家重点实验室的开放课题项目所资助的;留学生Muhammad Saeed Saleem获得了国家留学基金委资助;Marie-Jean Thoraval教授得到了国家自然科学基金、 B18040项目和唐仲英基金会的共同资助。

该研究是另一关于开发用于油水分离的超多孔纤维素材料项目中的一部分,目前超多孔纤维素材料正在研制当中,它能够选择性地吸收水中的油,目前的进展 “Ultra-Porous Nanocellulose Foams: A Facile and Scalable Fabrication Approach” 已经发表在Nanomaterials 期刊上(DOI:10.3390/nano9081142)。

Marie-Jean Thoraval教授个人主页:http://gr.xjtu.edu.cn/web/mjthoraval

Carlo Antonini教授个人主页:https://en.unimib.it/carlo-antonini

Blanken, N., Saleem, M. S., Antonini*, C., & Thoraval*, M.-J. (2020). Rebound of self-lubricating compound drops. Science Advances, 6(11), eaay3499. https://doi.org/10.1126/sciadv.aay3499

Antonini*, C., Wu, T., Zimmermann, T., Kherbeche, A., Thoraval, M.-J., Nyström, G., & Geiger*, T. (2019). Ultra-Porous Nanocellulose Foams: A Facile and Scalable Fabrication Approach. Nanomaterials, 9(8), 1142. https://doi.org/10.3390/nano9081142

2018 Best Scientific Award of the Photron Slow Motion Video Award: Nathan Blanken, Muhammad Saeed Saleem, Carlo Antonini, Marie-Jean Thoraval. Rebound of a oil-lubricated water drop on a hydrophilic surface – Recorded with FASTCAM SA-Z Photron at 20,000fps. https://photron.com/ichsip-32-slow-motion-video-award-winners