没有了摩擦会发生什么–细数无摩擦表面的10大运用

ww_come 8年前 (2016-06-16) 4860浏览

材料牛注：你是否思考过完全失去摩擦的表面会是怎么样的？本文将带你走进各种无摩擦的世界，领略其从高端的军事运用到平常泳衣的魔力之所在。

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多少次我们在高中物理课上看到这样一个描述“假设完全没有摩擦的表面”，多少次好奇老师那么容易就把我们带到奇幻的世界。现在，有一个摩擦学的科学家团队正在把两个交互界面的摩擦消除的憧憬变成现实。它在有趣的方式下完成。比如，一个哈佛大学的研究团队研究了猪笼草的叶子，它的特点就是在表面很滑、微观脊处存在一层液态花蜜的陷阱。昆虫在那里着陆就会滑下来落入猪笼草袋深处，然后被酶吞噬掉。回到实验室，研究人员通过建立一个随机的防水纳米标签网络和涂聚四氟乙烯的纳米纤维，然后把它们浸泡在富氟液体里。液体之间形成一层纳米结构，阻碍了水和其他材料的流动，就这样形成了一个几乎不粘的表面。

10. 抵抗细菌表面

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生物膜--挂毯式的微生物，比如细菌和真菌生长在固体基质上，这样会带来很多健康问题。美国国立卫生研究院指出，生物膜的形成占人类微生物感染的65%。这些生物膜通过工作台面或者外科器械开始它的生命，或者通过依附粘着在分子或组织如皮肤上。一旦附着成功，这些生物就会分泌胞外聚合物，它就像水泥一样抓住细胞，然后在那个地方产生后代。如果你能阻止附着的进程，就可以阻生物膜的形成。英国诺丁汉大学的科学家通过涂层表面实验室和医疗设备，像塑料工业中丙烯酸酯聚合物导管一样能够阻止细菌获得立足之地，结果表明：这样可以减少葡萄球菌的97%的覆盖率！

9. 无摩擦调味瓶

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餐饮业的食品浪费的解决已经迫在眉睫，全球每年大概有100万磅的酱汁和调味品粘在瓶子里。麻省理工学院的一个机械和纳米研究人员称，问题是需要大瓶盖来让调味品从挤压瓶出来，不再需要大瓶盖将会减少瓶子的塑料，同时避免了25000吨石油产品的浪费。他们有一个解决方法：在瓶子内部涂一层特殊的材料，能防止番茄酱,蛋黄酱或任何其他类型的酱汁粘在表面。大多数涂层含有你不想要摄取的纳米润滑剂，于是剑桥人研究出一种无味五毒的结构化液体食品材料，它可以用于调味瓶起到润滑作用。

8. 无摩擦潜艇

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潜艇表面的摩擦占了潜艇能耗的65%。因此，科学家们在潜艇表面涂上具有革命性的纳米涂层。这种材料在肉眼看来没有什么特殊的，但是在显微镜下，它百万分之一米内都有小针。当水遇到材料，它会把空气困在针与针之间，这使得材料变得特别光滑。潜艇上的纳米技术减少了很多的摩擦阻力，推动的能耗也降低了。

7. 飞机的除冰系统

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你见过不结冰的飞机机翼吗？纳米技术的成熟使这慢慢成为现实。通用公司全球研究中心的科学家开发出一种纳米组织，它是一种疏水涂层，阻碍冰在机翼的附着。他们和北卡州立大学合作研究一种在弹性基体工作的无粘着聚合物，当张力释放时，基体推动聚合物成为超密堆结构。飞机机翼涂上无摩擦聚合物能排斥任何东西，甚至是冰。

6. 涂鸦抵制墙

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涂鸦对城市造成了很大破坏和浪费很大不必要的金钱。涂鸦抵制墙采用不粘材料，它能抵制油漆附着或者容易被切除。这种材料的灵感来自于荷花的叶子，表面上形成很多微观的脊，使得涂料无法附着。

5. 自动清洁汽车

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荷兰埃因霍温科技大学的研究人员称，我们将更加接近永久抛光Prius。科学家并没有开发全新的纳米技术，而是把现在使用在机动车的防水产品优化了。原涂层是纳米胶囊嵌入在表面，这些微粒胶囊具有排斥水的作用，但是这些胶囊的保质期有限。为了提高清洁、自愈合能力，荷兰科学家重新设计纳米结构，使得胶囊放置在杆处。当一个胶囊、杆组合被搅动时，潜在的杆出现并朝自己方向恢复工作。

4. 无摩擦管道

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在未来的房子里，所有的管道都有无摩擦涂层。这将阻止碎片的粘着，堵塞的现象不再出现。很多商家已经开始使用类似的技术，化学制造商通常在管道涂上聚四氟乙烯。聚四氟乙烯能防止污染和堵塞，也在最大限度地减少流动阻力,使制造过程中更有效率。

3.无粘着藤壶船舶

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当甲壳类动物粘着在船体和螺旋桨时，会降低船舶的效率。科学家发现，藤壶喜欢光滑的表面，对此他们开发了一种微观结构材料包含有1到100微米的微小的峰和谷。然后放在富集藤壶的环境中，测量藤壶粘着量。相比光滑的表面而言，藤壶的粘着量降低了92%。这个研究将引导第一艘不粘着藤壶的船的诞生。

2不粘口香糖

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一个英国聚合物公司正在解决口香糖的问题。他们创造了一种革命性的艺术口香糖叫Rev7，它可以从很多表面轻松去除。为了达到这种性能，他们在口香糖上添加一种既亲水又疏水的化学物质。聚合物对油的亲和使得口香糖变得柔软，但是它对水的亲和意味着口香糖总有一层水。正因为口香糖有一层水使得它不会粘着在任何表面。