北京清華大學(xué)的研究人員運(yùn)用計(jì)算機(jī)模型模擬納米液滴撞擊表面，提出撞擊過程中變形和破裂新理論。該理論有助于改善納米打印、微型設(shè)備和結(jié)構(gòu)涂層的質(zhì)量，從而提高3D打印機(jī)和機(jī)器人的性能。

    清華大學(xué)的研究人員提出一種新理論，展示了納米液滴撞擊表面時變形和破裂的過程。新理論有助于改善納米打印、微型設(shè)備和結(jié)構(gòu)涂層的質(zhì)量，從而提高3D打印機(jī)和機(jī)器人的性能。

    清華大學(xué)工程力學(xué)系陳民教授指出，如果把這項(xiàng)新理論應(yīng)用到噴涂涂層技術(shù)上，液滴越小、速度越快，它們撞擊到表面時就會產(chǎn)生更高質(zhì)量的涂層。但是，在一定沖擊速度下，液滴也會破裂、飛濺，從而破壞涂層。

    因此，為了改善打印和噴涂技術(shù)，一方面需要更好地了解液滴撞擊表面時產(chǎn)生變形的條件，另一方面也要了解這些液滴是如何破碎的。但是由于難以對納米液滴進(jìn)行試驗(yàn)，研究人員一般通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。

    陳教授團(tuán)隊(duì)的研究人員運(yùn)用分子動力學(xué)模擬技術(shù)模擬了構(gòu)成水滴的每個分子。每個水滴包括12,000個水分子，這些直徑為8.6納米的分子會以上百米每秒的速度撞擊表面。計(jì)算機(jī)模擬出了水滴撞擊平坦表面時發(fā)生的情況。

    分解模型將理論與模擬結(jié)果相結(jié)合，得出一個公式，研究人員可以用它來計(jì)算液滴破碎時間。陳教授說，這個模型已經(jīng)準(zhǔn)備投入實(shí)際應(yīng)用。

    這種模型僅限于驗(yàn)證納米級別的液滴，不適用于大尺寸的液滴。同樣，該模型也只適用于所謂的牛頓流體，比如水。目前，研究人員致力于開發(fā)一種適用于非牛頓流體的模型，比如原油或者“歐不裂”（一種玉米淀粉與水調(diào)和而成的粘稠混合物）。非牛頓模型將用于3D打印聚合物和人體組織、器官等生物材料。

    這個模型可以進(jìn)一步用于研究水滴如何與飛機(jī)碰撞并形成冰。陳教授說該模型對于這種安全隱患作用很大，因?yàn)槲覀儗λ稳绾巫矒麸w機(jī)知之甚少。

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