百煉成鋼，這說的是鋼鐵，高分子要是經過烈火灼燒之后，按常識應該變成了渣渣。可是，來自愛荷華州立大學的Ludovico Cademartiri 卻發現，某種高分子涂層經過灼燒之后卻出人意料的獲得了超疏水性能：

    燒出了“渣”，但性能不渣

    研究者使用涂層的可不是什么高深莫測的物質，事實上，它是普通到你甚至在家都能找到的聚合物材料——硅酮玻璃膠。這種以聚二甲基硅氧烷（PDMS）為主要成分的以粘結性能著稱的材料，看起來似乎和超疏水風馬牛不相及，所以問題來了：火焰灼燒到底使材料發生了什么變化？

    研究者對此進行了探究，最后發現：表面經過灼燒后產生納米級別的顆粒，研究者將其稱為“硅酮灰”，重新聚集產生凹凸不平的粗糙表面與材質共同打造了材料表面超疏水的性能。

    （圖A: 表面經過灼燒后，聚合物首先變為寡聚物，隨后通過復雜的交聯與氧化作用變為納米級別的“硅酮灰”，重新聚集在表面。圖B&C：具有“硅酮灰”顆粒的表面形貌，B為C圖的局部放大圖。）

    優越的疏水性能也賦予了材料抗結冰特性：

    （兩種表面都置于寒冷條件下，普通表面遇到水后迅速結冰，而對于涂有該疏水涂層的表面水珠還沒有與表面來得及接觸便被排斥，故沒有結冰。為方便觀察，圖中的水中溶解有顏料。）

    久經考驗，卻本色不改

    納米級超疏水結構常見問題就是不耐用。Ludovico Cademartiri 對此的解決方式是——磨損后再用火焰灼燒一次。于是，又可以重新產生原來的微觀結構，重建材料性能。這個過程就是所謂的再生。如果你把它當成一個不斷重復著使用與灼燒過程的弱不禁風的材料的話，那就大錯特錯了。Ludovico Cademartiri 驚訝地發現，僅僅經過了一次磨損與火焰再生后，材料竟然變得特別耐用。

    （研究者在踏踩磨損實驗后，對材料表面進行定性比較。使用的材料為經過了一次磨損與再生的PDMS。從左至右分別是不經過踏踩、100次踏踩后、1000次踏踩后的材料。進過踏踩后的材料幾乎沒有性能下降。而目前已經市售的超疏水涂料著名品牌Neverwet經過100次踏踩后即失效。）

    這又該如何解釋呢？原來，柔軟的PDMS在經過火焰灼燒后，揮發性氣體會使得內部產生很多氣泡與孔洞，第一次磨損后，原有的氣泡與孔洞就裸露出來，形成了宏觀上粗糙不平的表面，灼燒后產生的新顆粒便會分布在坑坑洼洼的表面上，而相當一部分顆粒會分布在坑中，這就降低了其進一步被磨損掉的概率，從而使材料更加耐磨。

    （圖A：PDMS材質超疏水涂層的截面圖，從中可以看到很多氣泡與孔洞；圖B：磨損后氣泡與孔洞裸露出來；圖C：經再生后，“硅酮灰”填充在原來的孔洞內部）

    而再耐磨的材料還是有著磨壞的那一天，解決方式你肯定也想到了——再燒一次。

    從實驗到實戰

    Ludovico Cademartiri 當然希望他的材料不再是實驗室中嬌嫩的花朵。由于原材料易得、熱處理簡單、幾乎沒有毒副作用，這種材料展示出了極強的實際應用前景。研究者證明了對于多種材質的表面，無論其粗糙程度、形狀、材質，均可以應用。    不過，這種材料并不能做到無限完美——比如疏油性不夠好，對于加熱處理的時間需要較嚴格地限制。研究者也在積極改進這些性能。但是，原位噴涂，原位加熱，可多次再生——這種新方法讓我們看到了大規模使用超疏水涂層的前景。未來也許坎坷，但絕不迷茫。

責任編輯：王元

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