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超疏水噴霧——鞋子再也不怕雨季

2017-07-25 10:37:31 作者：本網(wǎng)發(fā)布來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 分享至：

超疏水技術(shù)是指在物體表面構(gòu)筑超疏水結(jié)構(gòu)使其無(wú)法被潤(rùn)濕，具有自清潔能力的一項(xiàng)技術(shù)，通過(guò)微納技術(shù)能讓物體表面像荷葉一樣滴水不沾。目前市面上就出現(xiàn)許多超疏水的噴霧，只要對(duì)著干凈的鞋面噴涂均勻，待干燥后，就可以不再懼怕夏季猝不及防的大雨了。

使用方法只要這樣輕輕噴：

就可以實(shí)現(xiàn)這樣的效果：

不僅防水而且防塵。

然而這種噴霧在使用前需要鞋子在干凈和干燥情況下使用，在一定程度上限制了其應(yīng)用，這要是與超疏水結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)相關(guān)的。

那么，這種噴霧的原理可能是什么呢？什么是超疏水現(xiàn)象呢，超疏水的應(yīng)用存在什么問(wèn)題呢，我們首先來(lái)了解一下：

超疏水現(xiàn)象

超疏水噴霧屬于超疏水涂層的一種，具有疏水納米表面層結(jié)構(gòu)，液體滴落在這種涂層表面能夠反彈起來(lái)。

超疏水材料

超疏水涂層能夠使用不同的材料制備，下列這幾種是最為常見(jiàn)的涂層基礎(chǔ)材料：

二氧化錳/聚苯乙烯納米復(fù)合材料

氧化鋅/聚苯乙烯納米復(fù)合材料

輕質(zhì)碳酸鈣

碳納米管結(jié)構(gòu)

二氧化硅納米涂層

二氧化硅基的涂層是最為經(jīng)濟(jì)高效的選擇，通常將這些材料制備成凝膠狀或水霧形式使其能夠容易涂覆在物體表面；氧化物/聚苯乙烯復(fù)合物通常比凝膠二氧化硅納米涂層更為耐用，但是其涂覆工藝更為復(fù)雜其昂貴；而且目前來(lái)說(shuō)碳納米管成本也十分高昂，因此二氧化硅凝膠仍然是目前效益最高的選擇。

超疏水涂層的類(lèi)型

持久防水——通常用于織物防止其浸水

防雨型——用于汽車(chē)前擋風(fēng)玻璃使其在下雨天仍能保持較良好視線

超疏水工業(yè)用途

在工業(yè)上，超疏水涂層主要用于超干表面技術(shù)。超疏水涂層啟發(fā)來(lái)源于自然界，比如植物的葉子和昆蟲(chóng)的翅膀。噴涂這些超疏水材料到物體表面使其能夠防水，且具有防腐和防冰霜、自清潔和保護(hù)的功能。

航海工業(yè)：減少阻力、減少腐蝕和防止海洋生物在船身附著生長(zhǎng)

汽車(chē)工業(yè)：用于擋風(fēng)窗防止雨滴附著在玻璃上、同時(shí)自清潔

超疏水涂層依靠微觀或納米結(jié)構(gòu)對(duì)水產(chǎn)生排斥作用，然而這種結(jié)構(gòu)很容易被磨損或清洗損壞。因此，這些涂料目前來(lái)說(shuō)最常用在電子元器件上，因?yàn)槠洳蝗菀啄p。

應(yīng)用

由于超疏水涂層在某些使用條件下對(duì)細(xì)菌的極端抗性，因此將超疏水涂層的潛在應(yīng)用拓展至手術(shù)工具、醫(yī)療設(shè)備、織物以及其他襯底和基底引起了廣泛的興趣。然而，超疏水涂層的穩(wěn)定性和耐用性是限制其應(yīng)用在更多領(lǐng)域的主要障礙。新設(shè)計(jì)表面紋理的不銹鋼具有極好的耐用性和和永久疏水性。在視覺(jué)上，這些表面是光滑而平整的，但在微觀上1-2微米深的圓形洼地，這些圓形洼地大約占25%-50%的表面積，這些表面具有極好的自清潔能力。

有許多非化學(xué)公司在互聯(lián)網(wǎng)上提供超疏水涂層，但去使用這項(xiàng)技術(shù)之前最好明白其中的科學(xué)道理：

超疏水涂層不是通過(guò)加入氟原子實(shí)現(xiàn)超疏水功能，而是通過(guò)微納結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)

這些微納結(jié)構(gòu)非常容易被磨損，甚至這些結(jié)構(gòu)只是被輕微的損害，其超疏水功能就會(huì)被破壞

因此，除非能夠解決本體結(jié)構(gòu)易損壞的問(wèn)題，否則超疏水涂層的應(yīng)用將受到限制

表面的超疏水功能也可通過(guò)在表面構(gòu)筑微結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)而非一定需要使用涂層。超疏水性就是在表面構(gòu)筑一些嵌入式結(jié)構(gòu)使得水在這些結(jié)構(gòu)中的潤(rùn)濕能量要高于在這些微結(jié)構(gòu)中移動(dòng)的能量。這種效應(yīng)被稱(chēng)為 Wenzel 效應(yīng)或者荷葉效應(yīng)。