噴霧技術在噴漆和農(nóng)藥噴灑等諸多領域應用廣泛,而小液滴尺寸對于噴灑結果影響很大。更大的液滴在風中不容易飄散,因此能令噴灑更準確,但是更小的液滴更容易在接觸物體表面時附在上面而不是彈開。
近日,一些麻省理工學院研究人員提出了一種結合噴灑準確度和液滴附著能力兩方面的方法,取得了滿意的效果。該技術簡單的驚人:在物體前面放一個細孔紗網(wǎng)就夠了。經(jīng)過這個紗網(wǎng)后,液滴的大小變成原來的千分之一?!段锢砭C述·流體》(Physical Review Fluids)發(fā)表了該成果的論文,作者包括麻省理工機械工程副教授 Kripa Varanasi、前博士后 Dan Soto、研究生 Henri-Louis Girard以及其他3名麻省理工和法國國家科學研究院(CNRS)的研究人員。
圖丨右圖中,大液滴被細眼紗網(wǎng)分散成小液滴,因此附著力大大提高。這能顯著提高農(nóng)藥、除草劑和化肥的使用效率。此外,小液滴對作物的沖擊力也小得多。(來源:Varanasi Research Group) Varanasi 團隊的早期工作聚焦于讓液滴更好地附著在物體表面而不是彈開。新的研究聚焦于另一個問題:如何讓液滴準確到達目標物體。Varanasi 解釋道,通常只有5% 的液滴能附著在目標表面,95% 的液滴都浪費了,而浪費液滴中的一半根本沒有碰到過目標,另一半在碰到物體表面后彈開。
(來源:Varanasi Research Group)
霧化器是將液體霧化為小液滴,使其能懸浮在空中而不是直接落地的工具。霧化器在很多工業(yè)領域有廣泛應用,包括噴涂、內(nèi)燃機、發(fā)電廠冷卻塔以及藝術噴繪。研究團隊首先制造不容易被風吹散的大液滴,然后在液滴到達目標表面之前將其用細眼紗網(wǎng)變成小液滴。
該技術可以用于很多噴霧應用中。首先,在農(nóng)業(yè)領域,沒有留在作物表面的殺蟲劑落在地面,會產(chǎn)生嚴重污染。此外,更細的液滴對于某些比較脆弱的植物傷害更小。
農(nóng)民很早就用網(wǎng)眼罩住植物防止鳥和昆蟲來偷食,因此使用紗網(wǎng)對他們來說根本不成問題。研究人員表示,很多種紗網(wǎng)材料都可以湊效,關鍵是網(wǎng)眼大小和材料的厚度——研究團隊通過大量的實驗研究和數(shù)學分析,確定了這兩個參數(shù)的合適值。當然,為了控制成本,科學家在實驗中主要使用廉價易得的不銹鋼紗網(wǎng)。
研究人員表示,只要用細眼紗網(wǎng)罩住植物,農(nóng)民完全可以用傳統(tǒng)的大液滴噴霧器噴灑農(nóng)藥,當液滴碰到紗網(wǎng)時,自然會變成直徑小于1毫米的小液滴,被吸收的概率極大提高。
(來源:Varanasi Research Group) |
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