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盐晶体在疏水表面上长出了“腿”

来源:本站  发布时间:2021年05月08日 作者:

      据估计,在工业体系里,盐和其他可溶解的矿物质沉积在机器管道内,所造成的损失,占工业化国家生产总值0.25%。盐垢降低了多种工业流程的效率,并需要采取昂贵的处理手段。现在,有最新研究找出了减少盐垢新方法,甚至有可能把晶体废料变成可销售的产品。

      研究人员观察盐在表面上的结晶方式时发现,沉淀的盐分最初会在液滴周围形成不完整的球形壳体。令人意外的是,在蒸发过程中,壳体会突然“长出”细长的腿状延伸结构。该过程反复多次后稳定为多足结构,研究人员称其为“晶体生物”。



      经过许多实验和缜密分析,研究团队确定了晶体长出腿的机制。他们还展示了这些突出物如何根据温度和疏水表面的性质而变化。他们发现,支撑这些盐晶动物的窄腿从底部向上生长,因为咸水向下流过吸管状的腿,并在底部沉淀出来,有点像一个正在生长的冰柱,只是在其顶端平衡。最终,腿变得如此之长,以至于无法支撑盐晶动物的重量,团盐晶体就会断裂并掉落。

      这项工作的动机是希望限制或防止晶体在如管道内部的表面结垢,因为可能会导致堵塞。实验显示了有趣的结果,水垢几乎是自己蹦出来的。



      团队成员回忆说,在做最初的实验时,"我们猜测这种特殊的疏水表面可以避免氯化钠的粘附,但我们不知道盐块可以直接脱落"。她发现,这种方法的关键是表面上图案的确切规模。虽然许多不同规格的纹理都可以产生疏水表面,但只有纳米尺度的图案才能达到这种自除垢的效果。



      斥水纹理可以很容易地通过蚀刻、研磨或涂层产生。在海洋环境或暴露在海水中的各种金属结构都会受到结垢和腐蚀。研究人员说,这些发现也可能促成结垢和腐蚀机制的新研究方法。




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