编者按:中科院之声与中国科学院上海硅酸盐研究所联合开设“科普硅立方”专栏,为大家介绍先进无机非金属材料的前世今生。我们将带你——认识晶格,挑战势垒,寻觅暗物质,今古论陶瓷;弥补缺陷,能级跃迁,嫦娥织外衣,溢彩话琉璃。
俗话说“常在河边走,哪有不湿鞋”,可总有人“不信邪”,为了证明这句经验性话语存在反例,超疏水涂料闪亮登场。
超疏水涂料及其定义
表面疏水技术是一种具有较高实用价值的基础技术,通过设计不同结构和物化特征的固体涂料赋予其新的附加功能,超疏水涂料正是在此基础上研发生产的。
疏水涂料在光滑表面上与静态水接触角大于90°,而超疏水涂料则是对应固体涂膜的水接触角大于°的一种具有特殊表面性质的涂料,其具有防水、防雾、自清洁等诸多功能,在生产生活中有极为广泛的应用前景。
图1材料疏水性分类及对应接触角(图片来自网络)
自然界中的超疏水现象
超疏水材料的研究最初源于从自然界得到启发而展开的仿生学工作。科学家观察了大自然中各种美丽的花瓣、多彩的动物翅膀和拥有“水上漂”本领的各类水生动物,均发现类似的超疏水现象。以蝴蝶为例,它之所以能在雨中自由起舞而不怕被雨淋湿,得益于其超疏水特性的翅膀。研究者发现在蝴蝶翅膀的表面整齐排列着同方向的鳞片状微结构(如图2所示)。这一特殊的纳米级别的微观结构导致蝴蝶翅膀对水滴具有发散性的排斥性质,即允许其上面的水滴从某一个方向滚走,而在其他方向上则难以滚动。
图2自然界中的超疏水现象
超疏水涂料的制备
超疏水表面由于其适应性特征而引起了越发广泛的