氟樹脂涂料由于引入的氟元素電負(fù)性大,碳氟鍵能強(qiáng),具有優(yōu)異的耐熱(180℃-260℃)、耐低溫(-200℃)、自潤滑性,以及獨(dú)特的不粘性和低摩擦性,而被稱為"拒腐蝕、永不粘的特富龍"。因此,在建筑、化學(xué)工業(yè)、電器電子工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、航空航天產(chǎn)業(yè)、家庭用品的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是氟涂料也存在彈塑性不強(qiáng),容易出現(xiàn)開裂、脫皮的現(xiàn)象。尤其氟碳水性涂料含有大量的有機(jī)揮發(fā)物(VOC),對環(huán)境污染極為嚴(yán)重。

防荷葉超疏水涂層：“納米氧化鋁乳頭+模擬蠟角質(zhì)層”微結(jié)構(gòu)

    近日, 萊斯大學(xué),斯旺西大學(xué),布里斯托大學(xué),尼斯-索菲亞-安提玻利斯的科學(xué)家們從荷葉中獲取靈感,已經(jīng)開發(fā)出一類新的碳?xì)浠衔餅榛A(chǔ)的材料,可能將是用于防水的氟碳材料的"綠色"替代品。

    據(jù)這項(xiàng)研究的領(lǐng)導(dǎo)者萊斯化學(xué)家安德魯·巴倫介紹,研究團(tuán)隊(duì)靈感從荷葉-最疏水的表面(防水)-實(shí)際上是一個(gè)在微觀和納米尺度的雙重層次結(jié)構(gòu)。

    借鑒"荷葉"特殊結(jié)構(gòu)--表面分布大量乳頭結(jié)構(gòu),表皮和頂部表面是蠟質(zhì)。這種微觀結(jié)構(gòu)由有組織的納米氧化鋁模仿乳頭和超支化有機(jī)部分模擬角質(zhì)層蠟質(zhì)的集聚效應(yīng)形成。

    在我們的材料中,為了創(chuàng)造這些結(jié)構(gòu),利用羧酸改性含有"高度支鏈烴鏈"包覆合成的鋁氧化物納米粒子。這些都是高低不平的結(jié)構(gòu),使表面粗糙,俘獲一層空氣,使水滑落,減少接觸表面的水滴。

    超疏水材料是指水與材料表面的接觸角大于150度,其中0度是一個(gè)水平面,180度是一個(gè)球體的水只觸及表面的單點(diǎn)。該研究小組的材料表面接觸角達(dá)到了155度的角度,可以與疏水性一流的氟碳涂料相媲美。

    "其他超疏水涂層的表面紋理往往會被破壞,從而降低疏水性,"巴倫說,"我們的材料有一個(gè)更隨機(jī)的層次結(jié)構(gòu),可以承受破壞,并保持其疏水性。"

    該超疏水涂層可以成為更環(huán)保的材料,在保護(hù)水生生物的海洋中得以應(yīng)用。下一步,該小組將努力改善材料的附著力,以期將其應(yīng)用于各種表面和大型應(yīng)用。

    關(guān)于這一研究的論文最近發(fā)表在Applied Materials and Interfaces 雜志上。

責(zé)任編輯：周婭

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