防尘技术为自清洁表面铺平道路

灰尘是生活中的常见事实，它不仅仅是日常滋扰 - 它可以进入机械和设备，导致效率损失或故障。

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员与总部位于北卡罗来纳州的Smart Material Solutions Inc.公司合作，开发了一种防止灰尘粘附在表面上的新方法。其结果是能够使多种类型的材料防尘，从航天器到太阳能电池板再到家用窗户。

该研究发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。

“我们在这里展示的是一个可以自我清洁的表面，”科克雷尔工程学院沃克机械工程系副教授，该研究的主要作者Chih-Hao Chang说。“颗粒物不能粘在表面，所以它们只利用重力脱落。

在测试中，研究人员将月球尘埃堆积在他们设计的表面上，然后将每个表面侧转。结果：只有约2%的表面仍然有灰尘，而类似光滑的表面则超过35%。

研究人员表示，这一发现归结为人眼无法检测到的东西。在实验中，该团队改变了平面的几何形状，以创建一个紧密包装的金字塔形结构纳米级网络。这些尖锐的棱角结构使灰尘颗粒难以粘附在材料上，而是相互粘附并通过重力从材料上滚落。

这些结构提供了一种被动解决方案，这意味着它们不需要任何额外的能量或材料来去除灰尘。与更主动的解决方案相比，例如需要使用挡风玻璃刮水和雨刮液来清洁灰尘的汽车挡风玻璃。

这项研究是由美国宇航局小企业创新研究计划的资助资助的，因此第一批应用集中在空间技术上。太空尘埃尤其令人讨厌，因为在这种环境中一切都变得高风险，而且条件使清除灰尘具有挑战性。尘埃对阿波罗任务造成了严重破坏，并导致火星探测器失败。

“关于太空中的月球尘埃，你无能为力 - 它粘在所有东西上，没有真正的方法可以擦掉或喷掉它，”第一作者Samuel Lee说，他是Chang小组的本科研究员。“火星探测器太阳能电池板上的灰尘会导致它们失效。

这项技术也可能对地球产生巨大影响。它可以防止太阳能电池板积聚灰尘并随着时间的推移而失去效率。它可以保护玻璃窗，有朝一日甚至可以保护手机和电视等数字屏幕。

防尘技术已经存在了几十年，但由于规模挑战，它在实验室之外并没有获得太大的牵引力。研究人员使用了称为纳米压印和纳米压印的制造概念，这些概念以1800年代报纸和照片批量生产方式的现代化版本在物体上印刷图案。

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