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哈工大趙學增、潘昀路團隊在超疏油性與超親水性共存的研究中取得突破

2018-09-03 12:34:29 作者：本網整理來源：高分子科學前沿分享至：

超疏油性與超親水性一直以來被認為是兩種不可共存的特殊表面潤濕性。過去幾年中，許多研究團隊試圖獲得同時具有超疏油性與超親水性的固體表面，但大部分團隊得到的表面在具有超疏油性的同時，超疏水性卻存在一定的滯后時間，即水與表面接觸一段時間后才能完全潤濕表面。正因如此，大家認為并不是超疏油性與超親水性真的共存了，而是表面在接觸到水后發生了結構上的重組或所謂的“Flip-Flop”，進而由超疏水性變成了超親水性。這一理論雖然得到了大多數研究團隊的認可，但只是停留在“猜想”階段，始終沒有任何直接實驗證明。

哈爾濱工業大學的趙學增教授與潘昀路副教授所帶領的課題組“微納測量與表征實驗室（MLM&C）”日前針對超疏油性與超親水性共存的研究取得了突破。與經典的表面能理論不同，他們將表面能拆分為色散分量與非色散分量并分別考量，得到了超疏油性與超親水性共存的理論基礎，即具有極低的色散表面能分量與較高的非色散表面能分量的表面輔以適當的微納多級結構可以實現超疏油性與超疏水性的共存。與以往研究最大的不同在于，他們不僅建立了理論模型，還設計了系統的實驗對這一理論進行了實驗驗證。他們通過控制固體表面表面能的色散分量與非色散分量的比例，在保持固體表面能具有相同的極低色散分量的同時，非色散分量逐步增加。在這一過程中，表面始終保持超疏油性，而對于水的潤濕性由超疏水先是轉變為“過渡態”進而轉變為超親水。這里所謂的“過渡態”即水與表面接觸一段時間后由超疏水轉變為了超親水，和以往許多研究中的現象一致。但通過分析實驗數據可知，產生這一現象的原因只是非色散分量仍不夠大，而并非是表面發生了重組或Filp-flop.

超疏油/超親水表面的物理模型及驗證試驗數據

研究報告發表于《材料化學期刊A》（Journal of Materials Chemistry A），文章被編輯選為該期刊2018年的“熱點論文”（2018 HOT paper collection）并被選為封面文章（內封）。潘昀路副教授是該成果的第一作者兼通訊作者，碩士研究生黃穗楚是共同一作，哈爾濱工業大學是唯一署名單位。