“水潑不進”的超疏水材料

    一盆水潑向一塊金屬板，水珠像鋼珠一樣滾落，金屬板仍然干爽；一只船槳浸入水中，拿出來時竟然未帶起一滴水珠；一杯水倒在一塊玻璃板上，水滴緊緊靠在中央“抱成一團”，即使用手攪出來一兩滴，它們也立即“跑”回去……

    這些現象肉眼看上去違背我們的“常識”，背后其實是超疏水材料在“作怪”。這種通過改變材料的表面自由能和表面粗糙度獲得的新型技術，作為涉及生物、物理、化學以及材料等多學科交叉的科技前沿，目前在科學研究、軍事應用和民用生產等諸多領域都擁有極為廣泛的發展前景。

    2017年5月，德國弗萊堡大學開發出一種具有多層結構的自愈型超疏水涂層。這種超疏水材料通過模仿鯊魚皮結構以獲得良好的水下減阻性能，其表面具有類似蛇褪去外皮的特性，可實現表面受損后超疏水性的快速自愈，從而為艦船、飛機和戰車提供兼具耐久性的防水、防結冰、自清潔能力。此外，隨著增材制造、材料計算與模擬仿真等技術的深度融合，大大簡化了超疏水材料表面微結構的設計、構造與控制難度，使得超疏水材料的制備快速精準，結構和性能科學可控，大幅縮短了材料研制周期，降低了研發成本。目前，在科技的“催化”下，超疏水材料將日趨契合未來戰場的進化需求，不再作為一種單一的特殊材料，而將被賦予越來越多的戰場職責。

    ——艦體防腐蝕、防冰封、自清潔

    超疏水涂層可以阻斷水分與金屬材質的接觸以及防止海洋生物在艦船表面的附著，從而緩解艦艇水線以上部分的氧化腐蝕，并能夠使表面的水滴在滾落時清潔臟污，保持材料表面干凈。此外，超疏水材料特殊的粗糙結構和化學組成，使得其表面表現出良好的防覆冰和防黏附行為。且由于其兼具能耗低、適用范圍廣、環境友好等優點，其在航空、艦船、電力，通信、能源等領域的防結／覆冰雪方面同樣顯示出潛在的應用前景。

    ——應用實戰環境，遂行多樣任務

    超疏水（超疏油）布料可以在溫度為-20℃的冷水中，為士兵提供長達24小時的保護，極大避免了空降兵、特種兵等作戰力量被突然投放在低溫水域中導致體溫下降，引發不必要的戰場傷亡。同時，合理利用材料的超疏水性以及超親水性，可以用于解決在惡劣戰場環境下的水源收集等危及人員生存的緊要問題。據悉，這種材料可以在高溫、低濕的沙漠環境中，將水蒸氣轉變成液態水并吸附于表面，從而達到既可收集和儲存飲用水源，又可散去體表熱量的目的；在高濕度空氣環境中，材料本身具有的良好疏水性，可以確保人員能在熱帶雨林等降雨量、蒸發量較大的炎熱潮濕環境中安全遂行任務。此外，基于超雙疏（超疏水和超疏油）布料研制而成的生化防護服，能夠有效避免生化沾染滲入，保護士兵不受生命威脅。

    ——研制新型水上機器人

    現今，依托超疏水技術研制出的新型水上機器人，因具有獨特的漂浮機制和高效的劃水方式，而能在水面環境中能夠低耗、低噪、高效、靈活地漂浮、劃行和跳躍。在并不遙遠的未來，與之類似的超疏水微型偵察機器人，或將被應用于科研勘探、安防巡邏、情報偵察等各類領域，成為海上不可或缺的“千里眼”和“順風耳”。

    目前，隨著超疏水材料技術在武器裝備防護、能源及其他創新領域展現出日益廣闊的應用前景，未來的超疏水材料技術將有可能與仿生技術、納米技術等高新技術深度融合，逐步突破其機械性能與耐用性能的關鍵瓶頸，在軍事領域發揮更大的應用價值。

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責任編輯：殷鵬飛

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