科学家们借鉴自然界最防水的表面之一——荷叶,开发出一种简单、廉价的方法来制造具有卓越抗湿性能的合成涂层。这种涂层可以帮助减少船体阻力,制造防污和防水织物,并改进采矿业的分离工艺。
我们在暴风雨天气穿着的雨衣之所以能保持干燥,是因为织物上的特殊涂层可以防止水浸透纤维。为了确定给定表面的防水性,科学家们会观察水滴在该表面上的形状。更准确地说,他们研究所谓的接触角——即通过与液滴表面和织物表面相切的假想线的交点形成的角度。物质的疏水性越强,接触角越高,水珠越呈球形。例如,人体皮肤是一种疏水表面,接触角约为 90 度。鸟类羽毛和荷叶被认为是超疏水的,接触角分别为 150 度和 170 度。
荷叶的表面并非完全光滑。相反,它具有多孔结构,非常像海绵或鸟巢,只不过是在微米尺度上。滞留在缝隙中的空气阻止水粘附到固体上。由土耳其科贾埃利大学的 H. Yildirim Erbil 领导的研究人员在他们的实验室中重新创造了这种天然的超疏水表面,方法是首先将聚丙烯(一种市售的简单塑料)溶解在溶剂中。然后,他们添加了沉淀剂并将溶液涂在玻璃载玻片上。在真空烘箱中蒸发溶剂混合物后,他们得到了一种高度多孔的凝胶涂层,其接触角为 160 度,防水能力与荷叶相当。(研究人员还将他们的涂层应用于其他基材,包括铝箔和不锈钢,并取得了类似的结果。)
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目前已使用的超疏水涂层通常需要昂贵的材料和耗时的应用程序。发表在最新一期《科学》杂志上的新发现表明,通过简单的加工步骤可以显着提高聚丙烯的防水性。研究人员感谢荷花:“我们模仿大自然,找到了解决复杂技术难题的简单方案。”