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哈工大趙學(xué)增、潘昀路團(tuán)隊(duì)在超疏油性與超親水性共存的研究中取得突破

2018-09-03 12:34:29 作者：本網(wǎng)整理來源：高分子科學(xué)前沿分享至：

超疏油性與超親水性一直以來被認(rèn)為是兩種不可共存的特殊表面潤(rùn)濕性。過去幾年中，許多研究團(tuán)隊(duì)試圖獲得同時(shí)具有超疏油性與超親水性的固體表面，但大部分團(tuán)隊(duì)得到的表面在具有超疏油性的同時(shí)，超疏水性卻存在一定的滯后時(shí)間，即水與表面接觸一段時(shí)間后才能完全潤(rùn)濕表面。正因如此，大家認(rèn)為并不是超疏油性與超親水性真的共存了，而是表面在接觸到水后發(fā)生了結(jié)構(gòu)上的重組或所謂的“Flip-Flop”，進(jìn)而由超疏水性變成了超親水性。這一理論雖然得到了大多數(shù)研究團(tuán)隊(duì)的認(rèn)可，但只是停留在“猜想”階段，始終沒有任何直接實(shí)驗(yàn)證明。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)的趙學(xué)增教授與潘昀路副教授所帶領(lǐng)的課題組“微納測(cè)量與表征實(shí)驗(yàn)室（MLM&C）”日前針對(duì)超疏油性與超親水性共存的研究取得了突破。與經(jīng)典的表面能理論不同，他們將表面能拆分為色散分量與非色散分量并分別考量，得到了超疏油性與超親水性共存的理論基礎(chǔ)，即具有極低的色散表面能分量與較高的非色散表面能分量的表面輔以適當(dāng)?shù)奈⒓{多級(jí)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)超疏油性與超疏水性的共存。與以往研究最大的不同在于，他們不僅建立了理論模型，還設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)對(duì)這一理論進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。他們通過控制固體表面表面能的色散分量與非色散分量的比例，在保持固體表面能具有相同的極低色散分量的同時(shí)，非色散分量逐步增加。在這一過程中，表面始終保持超疏油性，而對(duì)于水的潤(rùn)濕性由超疏水先是轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;過渡態(tài)”進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)槌H水。這里所謂的“過渡態(tài)”即水與表面接觸一段時(shí)間后由超疏水轉(zhuǎn)變?yōu)榱顺H水，和以往許多研究中的現(xiàn)象一致。但通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因只是非色散分量仍不夠大，而并非是表面發(fā)生了重組或Filp-flop.

超疏油/超親水表面的物理模型及驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)

研究報(bào)告發(fā)表于《材料化學(xué)期刊A》（Journal of Materials Chemistry A），文章被編輯選為該期刊2018年的“熱點(diǎn)論文”（2018 HOT paper collection）并被選為封面文章（內(nèi)封）。潘昀路副教授是該成果的第一作者兼通訊作者，碩士研究生黃穗楚是共同一作，哈爾濱工業(yè)大學(xué)是唯一署名單位。