管内加满水,再将其插入缸中;或者对着水管猛嘬一口来实现水的 填充。我们似乎已经对这些操作习以为常,但如果能实现自虹吸效 应,那么就能轻松解决很多管道流体输送的难题。而实现自虹吸效 应的关键在于增强液体在虹吸管中的毛细上升高度与毛细上升速 度。在之前的研究当中,我们制备了仿生猪笼草结构成功解决了水 的逆重力定向爬升难题。 在之后的研究中,我们惊喜地发现仿生猪笼草结构表面阵列化 的倾斜微坑上能够自发地牢牢束缚一层水膜。由于这层水膜的存在 降低了液体输运过程中的粘滞阻力,后续滴加的液体的输运速度可 以被提升两个数量级。根据这一特性,我们仿生制备了一种内壁具 有猪笼草结构的管道,用于大幅增强了水在管道内的毛细上升高度 与毛细上升速度,为液体的自虹吸效应打下了坚实的基础。这是因 为猪笼草管道内壁東缚的水膜不仅充当润滑层降低了毛细上升时的 粘滞阻力,而且在将管壁的浸润性由亲水转变为超亲水的同时还减 小了管道的内径。猪笼草管道的神奇之处不止于此。不同于公道杯 需要将杯具或管道预先充满水来触发虹吸效应。只需将仿生猪笼草 管道进一步弯曲成拐杖形,少量的水就能在增强的毛细上升作用下 自发充满整个弯曲的毛细管实现了液体的自虹吸效应。这种依靠内 壁结构增强的毛细上升实现的自虹吸效应无需外部能量输入便能对 液体进行长距离,高通量,跨重力势垒的连续输运。该研究将激励 新一代的流体装置的发展,并且在抽水灌溉、排水防涝、油箱换油 等方面具有重要的应用前景(PMAS,2019,ll6,12704)。6 管内加满水，再将其插入缸中；或者对着水管猛嘬一口来实现水的 填充。我们似乎已经对这些操作习以为常，但如果能实现自虹吸效 应，那么就能轻松解决很多管道流体输送的难题。而实现自虹吸效 应的关键在于增强液体在虹吸管中的毛细上升高度与毛细上升速 度。在之前的研究当中，我们制备了仿生猪笼草结构成功解决了水 的逆重力定向爬升难题。 在之后的研究中，我们惊喜地发现仿生猪笼草结构表面阵列化 的倾斜微坑上能够自发地牢牢束缚一层水膜。由于这层水膜的存在 降低了液体输运过程中的粘滞阻力，后续滴加的液体的输运速度可 以被提升两个数量级。根据这一特性，我们仿生制备了一种内壁具 有猪笼草结构的管道，用于大幅增强了水在管道内的毛细上升高度 与毛细上升速度，为液体的自虹吸效应打下了坚实的基础。这是因 为猪笼草管道内壁束缚的水膜不仅充当润滑层降低了毛细上升时的 粘滞阻力，而且在将管壁的浸润性由亲水转变为超亲水的同时还减 小了管道的内径。猪笼草管道的神奇之处不止于此。不同于公道杯 需要将杯具或管道预先充满水来触发虹吸效应。只需将仿生猪笼草 管道进一步弯曲成拐杖形，少量的水就能在增强的毛细上升作用下 自发充满整个弯曲的毛细管实现了液体的自虹吸效应。这种依靠内 壁结构增强的毛细上升实现的自虹吸效应无需外部能量输入便能对 液体进行长距离，高通量，跨重力势垒的连续输运。该研究将激励 新一代的流体装置的发展，并且在抽水灌溉、排水防涝、油箱换油 等方面具有重要的应用前景（PNAS, 2019, 116, 12704）