新闻直报员供求信息会员
当前位置 > 主页 > 新材料 > 行业动态 > 正文内容
研究人员提出解决仿生超疏水材料减阻失效问题方法
文章来源:未知     点击数: 次     更新时间:2017-09-07 14:46

 据报道,日前,航海学院胡海豹教授与中科院兰州化学物理研究所周峰研究员团队、英国帝国理工大学Daniele Dini教授团队等合作,在美国科学促进会出版的《Science Advances》(Science子刊,是涵盖所有学术领域的开放性、综合性科学刊物)发表了题为“Significant and stable drag reduction with air rings confined by alternated superhydrophobic and hydrophilic strips”的研究论文(Huet al.,Sci. Adv.2017, 3:e1603288),西北工业大学为第一署名单位和通讯作者单位之一。

胡海豹长期从事水下减阻科学与技术的研究。

其中利用仿生理念,通过构筑超疏水特性表面,在壁面封存气膜,被国内外公认为一种潜在的高效减阻方法,未来有望应用于海洋工程领域。目前该技术的瓶颈在于,水流剪切作用下气膜层会快速流失,亟需寻找维持气膜层稳定的可靠方法。

论文作者首次提出了一种利用亲疏水相间结构构筑无限边界气环,实现水下气膜层稳定封存的高效方法,为解决目前仿生超疏水材料减阻失效问题提供了崭新的技术思路,工程价值令人鼓舞。在验证环节,作者通过构造的亲疏水相间环形条带,在无外来气体持续补充的条件下,成功在旋转圆柱表面上封存住亚毫米厚度的连续气环层,实现最大77.2%的减阻效果,且减阻率基本不随测试雷诺数变化,高效性令人惊讶。

超疏水减阻材料设计

文章得到了三位审稿人一致的高度评价,认为“论文提出了一种利用束缚气体减阻的新概念”(“The manuscript describes a new concept for drag reduction using trapped air”),“作者巧妙利用不连续亲疏水条带结构的束缚作用,创造出了连续环状气膜”(“The clever insight used by the authors is to create continuous toroidal bubbles which are pinned at the discontinuity between the hydrophilic and hydrophobic stripes”),“是利用宏观亲疏水相间结构实现显著减阻的新应用”(“describe a novel application of macroscopic patterned superhydrophobic/ superhydrophilic stripes to give substantial drag reduction”), “研究成果非常新颖、及时”(“The work is very novel, timely”)。

据悉,胡海豹在国内该领域著名学者宋保维教授和潘光教授指导下,长期致力于发展高新水下减阻技术。已在Langmuir、Physical Review E、Ocean Engineering、Experimental Thermal and Fluid Science等刊物上发表过一系列学术论文。2017年初,他们关于疏水表面滑移产生机理的研究成果还被美国物理学会知名刊物Journal of Chemical Physics作为封面文章发表在146卷第3期上。

胡海豹介绍说,顶级学术成果往往需要跨学科、跨单位科技工作者的广泛合作,充分发挥各自科研优势,持续倾注数年来攻克某一科研难题。胡海豹教授与中科院兰州化学物理研究所、我校双聘院士刘维民研究员和中科院兰州化学物理研究所、我校讲座教授周峰研究员团队保持长期良好科研协作关系,在水下减阻方面取得系列合作研究成果。以该工作为例,从最初的科研想法开始,两年内就迅速完成了系统化研究工作,是学术合作的成功案例。

另悉,论文第二作者为航海学院2014级硕士研究生文俊同学。他凭借在该项研究中的优秀表现,成功通过层层选拔,获得了国家留学基金委员会和英国帝国理工大学共同设立的“国家留学基金委帝国理工奖学金”(全国每年仅资助15名博士研究生)支持,即将赴帝国理工大学继续深造。

论文链接:http://advances.sciencemag.org/content/3/9/e1603288

Significant and stable drag reduction with air rings confined by alternated superhydrophobic and hydrophilic strips,Science Advances  ,01 Sep 2017:Vol. 3, no. 9, e1603288,DOI: 10.1126/sciadv.1603288

   本栏目相关新闻
候选者风采展示专栏