【导学课】如何做一件永不会被打湿的衣服？
从古代的蓑衣到现代的雨衣，它们为什么能够遮风挡雨呢？
如何做一件永远不会被打湿的衣服？
如何从空气中收集水分？水黾如何实现“水上漂”？
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判天地之美，析万物之理
——庄子
表面与界面物理力学是一门从“固-气”、“固-液”、“液-气”、“固-固”等界面的原子、分子结构的微观物理和化学的性质出发，以分子间力为基础，预见其对纳微米结构和系统的力学性能的影响，以及所引起的接触、黏附、界面强度、摩擦润滑等问题的学科。
在我们的课程中，你将学习表面及界面现象及相关理论，你会了解什么是超疏水材料，以及这些材料如何实现“疏水”功能；你将和大家一起探讨液滴的动力学问题，在微尺度下描述液滴的行为；你将会在老师的指引下学习如何在家自制超疏水表面；你将拓宽自己的视野，初窥物理学之美。
导师介绍
吕存景，清华大学航天航空学院工程力学系副教授。2012年于清华大学获得博士学位。2013至2014年在巴黎高等物理化工学院（ESPCI）从事博士后研究工作，合作导师为著名物理学家David Quéré教授；2015至2017年在德国达姆施塔特工业大学（TU Darmstadt）先后作为博士后及洪堡学者从事科学研究，导师为Steffen Hardt教授；于2017年底回国，入职清华大学。主要研究领域为表/界面流体动力学问题，包含润湿、去润湿、微纳米系统中的流体操控技术、界面稳定性问题。特别致力于解决仿生超疏水材料的稳定性问题，使其真正能够走向实际应用。在上述相关领域取得了多项创新性和开拓性科学成果，在物理、力学、材料、化学及软物质领域发表学术论文60余篇，包括Phys. Rev. Lett., PNAS, J. Fluid Mech., Sci. Adv., Nano Lett., Adv. Funct. Mater., Soft Matter, Appl. Phys. Lett.等著名期刊。入选洪堡学者（2015）、海外高层次青年人才计划（2019）。
课程简介
表界面物理学课程一共4个课时：
第一课时：对表面及界面现象及相关理论进行了介绍，为之后课程的学习打好基础。同时和大家介绍目前固-液润湿领域的研究热点——超疏水材料，及其相关应用。
第二课时：着重介绍制约超疏水材料走向大规模应用的稳定性问题。带大家了解稳定性的分类，以及科学家们为解决这些稳定性问题做出的不懈努力。
第三课时：以液滴为主体，和大家一起探讨微尺度下液滴的动力学行为，包括冲击以及弹跳。
第四课时：了解“表面张力”这样一个表界面领域的核心概念。了解自然界的动物如何利用其实现生存需求，聪明的人类又是如何利用它来实现微纳尺度的流动控制。
接下来我们简单了解一下学习的内容：
我们生活中所见的荷叶就是一种很好的超疏水材料。当水滴落到荷叶表面时，这些水滴会在荷叶表面滚来滚去，然后带着灰尘一起离开荷叶表面。那为什么会出现这种奇特的现象呢？
用放大镜看，会发现荷叶的表面由极小的绒毛和蜡质颗粒构成。再放大些看，就会发现这些小绒毛是由许多微米级和纳米级的“小山”组成，山与山之间的缝隙非常窄，再加上蜡质颗粒，就使得荷叶具备了完美的防水性能。
受荷叶”拒水“的启发，人类又将这种原理应用在与生产、生活、科技、环境等密切相关的领域，如：自清洁衣物；舰船减小阻力、节约能耗；防止污染；飞机防结冰等。
超疏水表面与荷叶一样，是一种对水具有排斥性的材料，水滴在其表面无法滑动铺展而保持球型滚动状，从而达到滚动自清洁的效果。超疏水材料的应用大到航空航天，小到柴米油盐，可以说具备非常广阔的应用前景。
人们要想制备这种材料，首先就需要了解这种材料的性质。人们研究发现，超疏水表面在强酸强碱、表面受到磨损、发生湿润状态时会遭到破坏。如何制备更加稳定的超疏水材料，是目前研究的一个主要方向。
除了了解超疏水材料的相关知识，我们还会了解和液滴相关的丰富有趣的流体动力学行为。
当一滴液滴落在超疏水表面时会发生什么呢？
在高速相机的观察下，我们可以观察到液滴经历了“冲击、铺展、收缩、反弹”四个阶段。
那当液滴落在液体表面时，又会发生什么呢？
观察发现，液滴触碰到水面后，并不会发生完全的融合，而是会分裂出一个小液滴。分裂出的小液滴反弹后在重力作用下重新回落表面。由于气膜的存在，分裂出的小液滴不会立刻与水面合并。短暂的“悬浮”后，小液滴将会和水面合并，并再次分裂出更小的液滴。
在本课程中，你将进行各种有趣的物理实验，亲身体验物理学的奇妙；你将通过严谨的数学推导来理解这些有趣现象的发生与动力学过程。
你将了解目前固-液润湿领域的研究热点——超疏水材料及其相关应用；
你将学习“标度律”这一简洁而强大的理论分析工具，并用其来解释液滴的动力学行为；
你将拓宽自己的视野，了解“表面张力”这样一个表界面领域的核心概念，以及“表面张力”是如何满足动物的生存需求，人类又是如何利用它实现了哪些需求。
课程报名
课程安排：
4月2日（本周六）早上9点开放本课程，同学们可在开放后任意时间进入学习。此后连续4周，逢周六开课。
4月5日（下周二）早上10点，主讲老师吕存景教授将亲自为同学们答疑，不容错过！
（时间若有调整，以微信群最终通知为准）
只要你是在读高中生、本科生（或者相应年龄/教育阶段）
只要你对挑战未知充满渴望
那就来试试吧！
扫描下方二维码即可报名听课~
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