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Biomimetics inspired surfaces for drag reduction and oleophobicity/philicity

仿生学 莲花效应 纳米技术 阻力 材料科学 润湿 接触角 纳米材料 水下 复合材料 生态学 地质学 航空航天工程 工程类 海洋学 生物 原材料
作者
Bharat Bhushan
出处
期刊:Beilstein Journal of Nanotechnology [Beilstein Institute for the Advancement of Chemical Sciences]
卷期号:2: 66-84 被引量:161
标识
DOI:10.3762/bjnano.2.9
摘要

The emerging field of biomimetics allows one to mimic biology or nature to develop nanomaterials, nanodevices, and processes which provide desirable properties. Hierarchical structures with dimensions of features ranging from the macroscale to the nanoscale are extremely common in nature and possess properties of interest. There are a large number of objects including bacteria, plants, land and aquatic animals, and seashells with properties of commercial interest. Certain plant leaves, such as lotus (Nelumbo nucifera) leaves, are known to be superhydrophobic and self-cleaning due to the hierarchical surface roughness and presence of a wax layer. In addition to a self-cleaning effect, these surfaces with a high contact angle and low contact angle hysteresis also exhibit low adhesion and drag reduction for fluid flow. An aquatic animal, such as a shark, is another model from nature for the reduction of drag in fluid flow. The artificial surfaces inspired from the shark skin and lotus leaf have been created, and in this article the influence of structure on drag reduction efficiency is reviewed. Biomimetic-inspired oleophobic surfaces can be used to prevent contamination of the underwater parts of ships by biological and organic contaminants, including oil. The article also reviews the wetting behavior of oil droplets on various superoleophobic surfaces created in the lab.
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