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涂层及表面材料的未来发展:仿生科技的探索与研究

涂层及表面材料的未来发展:仿生科技的探索与研究

Bio-inspired Surface Wettability: Engineering the Surfaces of Tomorrow

材料工程是研究材料的制备或加工工艺、材料的微观结构与材料宏观性能三者之间的相互关系的跨领域学科。涉及的理论包括固体物理学,材料化学,应用物理和化学,以及化学工程,机械工程,土木工程和电机工程。材料工程也是鉴识科学和故障分析的重要组成部分,例如分析各种飞行器故障的原因。目前许多科技上的问题受限于材料能够容许的极限, 因此在这个领域的突破对未来科技的发展具有重要意义。

1. 识别和描述与广泛的生物物种相关的独特的表面功能。
2. 解释表面和界面能、接触角、重入结构、层次结构、超疏水性、超疏油性和疏冰性的基本概念。
3. 使用诸如Cassie-Baxter(单一尺度和层次结构)或Wenzel方程等关系来分析表面。确定适当的表面组成(材料)和表面纹理,以获得所需的表面功能。
4. 应用本课程所学的原理为各种应用设计仿生表面,如防泄漏织物、微型机器人、防指纹显示器、减阻表面、捕雾网和除冰器。

对材料工程,尤其仿生材料学感兴趣的本科生;修读物理、化学、材料科学等专业,以及未来希望在高分子材料、仿生材料、新能源材料等领域从事研发工作,或从事项目产品开发和管理的学生;具备一定物理化基础。

Anish Tuteja
Anish Tuteja 密歇根大学安娜堡分校材料科学与化学工程终身教授

•“ 纳米技术的最高突破之一” 的超疏液涂层 (omniphobic/superoleophobic coatings) 的发明者
•HygraTek LLC, Envirashield LLC and MPhasics LLC 共同创立者
•论文总引用 > 8400, h-index: 29, i10-index: 40
•论文“Smooth, All-Solid, Low-Hysteresis, Omniphobic Surfaces with Enhanced Mechanical Durability”被包含美国国家科学基金会和美国国家工 程院在内的十数家机构和期刊强烈推荐。
•论文“Hygro-responsive membranes for effective oil-water separation”被包含 Nature 和 Science news 在内十数家机构和期刊作为“2012 最伟大发现之一”强推。
•论文“Nanoscale effects leading to non-Einstein-like decrease in viscosity”被 Nature杂志设专题讨论。
•论文“Designing superoleophobic surfaces”被称作五大纳米技术突破并被包括 ABC news 和 CBC news 在内 的超过 50 家期刊报纸和网站强推。
•密歇根大学 The Polymers, Surfaces, and Interfaces (PSI, ψ) group 研究项目负责人

课程模块 教学要点
01 表面湿润性的基本原理;自然表面不寻常的湿润行为。
02 天然和合成超疏水表面的设计;超疏油和全疏表面涂层设计。
03 小组研究和报告。
核心课程 教授授课36课时;助教辅导24课时;学术写作18课时。
先修课程 2-8课时。

 

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