朱蒂·伍德瑞夫:今晚的最后——你有沒有遇到過這樣的麻煩,番茄醬黏在瓶子里不出來?那么石油鉆塔防爆又如何呢?波士頓的一個實驗室已為這兩個問題找到了解決之道
尼斯坎·阿克潘:看這番茄醬滑動得如此平順,如此容易 。以前,使用調(diào)味品時總不免會出點亂子,因為那時沒有這些高科技的瓶子 。如今瓶子的內(nèi)部覆有名為LiquiGlide的涂層 。
克利潘·威瓦納斯:這是一種涂層技術(shù),應(yīng)用這種技術(shù),基本可以把產(chǎn)品一點不剩地擠出來,這樣可以使數(shù)十億噸的產(chǎn)品免于浪費 。而LiquiGlide技術(shù)所做的就是從根本上改變液體和固體之間的相互作用關(guān)系 。
尼斯坎·阿克潘:這是麻省理工學(xué)院的機(jī)械工程師克利潘·威瓦納斯,為攻克接觸面難題,威瓦納斯與人合伙創(chuàng)立了LiquiGlide 。 兩個物體相遇的任何點面即是接觸面 。大家對物理力產(chǎn)生摩擦和固體界面比較熟悉,比如像輪胎在路上打滑 。但液體在固體上滑動時,也會產(chǎn)生這種張力摩擦 。這也是為什么像楓糖漿這樣的液體具有粘性的部分原因 。
克利潘·威瓦納斯:這個問題普遍存在,無論是消費品,還是個護(hù)產(chǎn)品,再到化工產(chǎn)業(yè),能源產(chǎn)業(yè)都會用到 。
尼斯坎·阿克潘:石油行業(yè)中有個討厭棘手的接觸面問題,LiquiGlide的成立正是為了解決這一問題 。石油鉆探挖掘各類雜質(zhì)、淤泥質(zhì)沉積物和礦物 。這其中包括甲烷水合晶體,這種晶體可形成糖漿一樣的黏糊,堵塞管道 。
克利潘·威瓦納斯:如果這種黏糊形成,后果可能是災(zāi)難性的,因為如果除掉這種甲烷水合物黏糊,甲烷就會冒出來,勢必會引發(fā)爆炸 。
尼斯坎·阿克潘:正當(dāng)克利潘思考如何防止這些黏糊形成時,發(fā)現(xiàn)類似的問題也會出現(xiàn)在家里 。
克利潘·威瓦納斯:那時,我兒子大約一歲 。我妻子正嘗試從瓶子里把蜂蜜擠出來 。而且,你知道,她說,你知道,你為什么不把這項技術(shù)應(yīng)用到瓶子上呢?
尼斯坎·阿克潘:克利潘知道就這點而言,塑料表面,玻璃表面,任何固體表面,都并非完全平滑 。上面布滿了微小的凸脊和縫隙 。這些縫隙捕捉住液體,引起了界面間的摩擦 。于是,克利潘和他以前的研究生戴夫·史密斯有意設(shè)計了一種可以產(chǎn)生大量摩擦化學(xué)液體,它就粘在了這些縫隙里 。這種嵌入液體就像潤滑劑 。把番茄醬放在瓶子里,它滑到潤滑劑納米層上,不會與玻璃發(fā)生物理接觸 。明白了嗎?LiquiGlide 。
戴夫·史密斯:然后,我們思考,怎么才能讓它容易實行還易于噴涂?
尼斯坎·阿克潘:史密斯構(gòu)建了一個公式,它可以預(yù)測和建立任何固體表面的涂層 。一次噴涂,LiquiGlide便牢牢黏在了瓶子上,并且不會滲入容器內(nèi)的承載物 。但是,預(yù)防起見,他們在食品應(yīng)用中使用的涂料是可食用的,已經(jīng)過FDA批準(zhǔn) 。2012年他們創(chuàng)辦了一家公司,如今使用他們的涂層可以擠出最粘稠的物質(zhì),牙膏、奶油、奶酪、油漆 。連埃爾默膠水,也使用了LiquiGlide 。LiquiGlide也并非處處適用 。對較大容器進(jìn)行均勻噴涂還是會很棘手 。這種特殊涂料比普通的舊玻璃昂貴得多 。所以,現(xiàn)在,LiquiGlide是最適合于較小的容器或你很容易重新噴涂的場合,比如像工業(yè)垃圾箱 。在克利潘的實驗室,另外一批研究生正在努力攻克其他界面 。比如說你對飛機(jī)結(jié)冰,造成航班延誤感到厭倦 。
亨利-路易斯吉拉德:如果你遇到凍雨,例如,在機(jī)翼上,水停留在上面的時間將決定它是否會結(jié)冰,所以我們想盡量減少水停留在上面的時間 。我們的做法是在機(jī)翼表面上形成微小的脊線 。如果現(xiàn)在我們讓一滴水落在脊線中央,我們可以看到它分裂成兩部分,獨立地彈開 。因為這兩個部分比原來的那滴水小,所以它們反彈得更快 。這是因為當(dāng)下落彈起,它就像一個彈簧被壓縮時,膨脹然后縮回 。較小的水滴就像更小的彈簧,比大的更硬 。而較硬的彈簧會彈跳得更快 。
尼斯坎·阿克潘:如果較小的水滴反彈得更快,那么水就不太可能粘住(機(jī)翼),所以在機(jī)翼上覆蓋一層這樣的微脊,飛機(jī)就可以減少使用當(dāng)下應(yīng)用的有毒化學(xué)物質(zhì) 。在克利潘的實驗室里,其他學(xué)生正在通過觀察海水蒸發(fā),學(xué)習(xí)如何解決海水淡化設(shè)施中的問題 。他們(研究如何)保證水不在蒸汽渦輪機(jī)上冷凝,從而提高發(fā)電廠的能源效率 。他們也在研究如何才能讓農(nóng)藥噴霧高效附著在植物葉表,而不會沖刷到環(huán)境中去 。一切就從現(xiàn)在開始 。我是尼斯坎·阿克潘,這里是PBS NewsHour ScienceScope 。
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