來自萊斯大學(xué)、斯旺西大學(xué)、布里斯托爾大學(xué)和尼斯-索菲亞綜合理工學(xué)院的科學(xué)家聯(lián)合開發(fā)出一款新型、經(jīng)濟(jì)、無毒的超疏水材料，可以通過噴涂或旋涂的方法涂覆到物體表面，并可簡化物體表面的疏水進(jìn)程。這是一款新型、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的超疏水材料，疏水效果顯著，使用方法簡便，并有望應(yīng)用到船舶的耐磨涂層。

高透明超疏水涂層

　　美國化學(xué)學(xué)會（ACS）期刊《Applied Materials and Interfaces》發(fā)報導(dǎo)萊斯大學(xué)Andrew Barron團(tuán)隊的這一發(fā)現(xiàn)。

　　Barron評價道，相比常用于制備超疏水材料的氟碳化合物的高昂價格和毒性，烴基材料更為綠色環(huán)保。

　　“大自然向來知道如何創(chuàng)造并持續(xù)友好地使用各類材料，留給我們的任務(wù)只有弄明白如何去模仿。”受到荷葉“出淤泥而不染”的啟發(fā)，科學(xué)家試圖通過模擬仿真從而研制出一款地球上最憎水的表面。葉片的性能均源自微觀和納米尺度層級結(jié)構(gòu)的雙重影響。

　　荷葉的疏水特性主要是葉片表面的微乳突結(jié)構(gòu)和蠟質(zhì)層共同作用的結(jié)果。在這款材料的研制過程中，我們選用氧化鋁納米粒子來模擬微乳突結(jié)構(gòu)，超支化有機(jī)基團(tuán)來模擬蠟質(zhì)層。

　　斯旺西大學(xué)科學(xué)與創(chuàng)新海灣校區(qū)能源安全研究所研究員也是文章第一作者Shirin Alexander制備出支化烴基的低表面能材料（LSEM），并測試了材料的性能。

　　文章中，作者用將含有超支化烴鏈的改性羧酸包覆在簡單合成的氧化鋁納米粒子表面。這些長鏈的存在致使材料表面顯得有些粗糙，但同時也是材料疏水的第一道防線。粗糙表面是疏水材料的共有特色，它可以包埋空氣，減小水滴和材料表面的接觸，從而使水滴滑落。

　　為達(dá)到疏水性要求，水滴在材料表面的接觸角需要大于150°。接觸角是水滴切面與材料表面相界面的夾角。水滴越大，接觸角則越大。當(dāng)接觸角為0°時，水滴基本處于平鋪狀態(tài)；而當(dāng)接觸角為180°時，珠狀水滴和材料表面只是剛剛碰到。

　　Barron闡述到，團(tuán)隊研制的LSEM的接觸角約為155°，與氟碳化合物類超疏水涂料基本相當(dāng)。改變涂層工藝和固化溫度，材料的性能保持不變。

　　這款材料有望制備船舶的減摩涂層，國際條約也正試圖阻止氟碳類化合物等具有潛在威脅的添加劑流入海洋。以往的超疏水涂層的表面紋理常常受損，這將導(dǎo)致材料的疏水性有所減弱。我們研制的材料擁有更多無規(guī)層狀結(jié)構(gòu)，這可以降低材料的受損程度，并保證材料的疏水性不受影響。

　　Barron團(tuán)隊一直致力于提高材料在不同基體的粘附性，希望早日實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。


 

責(zé)任編輯：王元

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