纳米材料耐划伤研究新进展？

“予独爱莲之出污泥而不染，濯清涟而不妖…….” 北宋理学家周敦颐在《爱莲说》选用如许的诗词表述了对蓮花品（rèn）格（xìng）的喜爱。而在高新科技相对高度发展趋势的今日，蓮花“出污泥而不染”这一特点，造成了世界各国专家的喜好。我们的爱情就从菏叶的“自清理”效用逐渐讲起。

菏叶自身不是见水的，这是由于菏叶外型具备不光滑的外部经济外貌及其亲水性的外皮蜡。这类尤其的构造有利于锁定气体，从而避免水将外型湿润。水珠在菏叶上产生一个球型，而不是铺睁起来，像如许的外型，便是“超疏水外型”。这类超疏水外型可以有商业用地避免被废水环境污染，而且外型的尘土，残渣也会被降水带去。这就是菏叶“出污泥而不染”的几点缘由了。

菏叶外型（左）及其其在扫描仪透射电镜下的外貌（右，比例尺精度为1 μm） 图片出处：下左图：shutterstock友情给予；下图：论文参考文献[1]

菏叶这类自清理特性被我们称之为“荷叶效应”。近20年以来，仿菏叶的人工合成超疏水外型历久弥新不断涌现。殊不知，此项技术性由于诸多限制，一向无法规模性地运用。目前的很多超疏水外型，都很容易被油环境污染丧失超疏水性。为了更好地处理这一题型，专家学者们又想方设法开发设计出了一种亲水性疏油的超双疏外型[2]，我就曾盲目跟风科学研究了一下[3]。殊不知，机械设备出生的我还在科学研究中发觉，尽管双疏外型在自清理层面略胜一筹，但针对一些必需保养的零件就不适合了：例如滚动轴承，传动齿轮如许的零件，倘若连润滑脂都抵触，就没法高兴地工作中了。

如果可以寻找一种被油环境污染，乃至侵润到油里，依然可以自清理的原材料，也许就能完成这一题型。迅速，我还在从一篇仿猪笼草制取自清理外型的毕业论文[4]中取得了启发。这类外型行驶外部经济不光滑构造锁定润滑脂，促使出液在滑掉外型的环节中带去尘土。那麼咱们的原材料是不是还可以保证这一点咧？

一开始，我先将自做的亲水性建筑涂料涂在夹层玻璃外型，随后将十六烷（柴油机的关键成份）涂在亲水性建筑涂料外型。接着将该外型一半渗入十六烷中，一半曝露于空气中，将用一氧化锰粉末状效仿的“尘土”各自洒在外观设计上渗入油中合曝露于空气中的一部分，自来水清洗。实际效果注释，即使被油环境污染，这类“猪笼草效用”依然可以确保自清理特性。在日常日常生活与工业化生产中，大家的原材料经常会遇到植物油和柴油机，及其房间内户外的尘土。因此我又选择了这种做为我试验的原材料，反复了以上的自清理试验。

油中试验全过程。污渍各自应用花园里的沙土（Soil）和房间内的尘土（Dust）当做，油采用十六烷（Hexadecane）和植物油（Cooking oil）。通过亲水性建筑涂料解决的外型被一部分侵润在油中，页面处撒有污渍。以后，学者向外型渗水（为了更好地有利于辨别，水被事前染上深蓝色），以解决外型上的的污渍。 图片出处：详见论文参考文献[5]

在超疏水行业里，还有一个焦虑不安的题型——抗压强度题型。由于超疏水外型借助于μm/纳米技术数量级的外部经济构造，这类构造非常容易损坏，进而造成超疏水外型拥有“不牢固”的缺点。我就见到过在网上一些很炫酷的超疏水喷涂，他们都没法逃避抗压强度题型：假如这种建筑涂料很敏感，那麼纯天然不经久耐用；假如这种建筑涂料抗压强度很高，喷入秀发或肌肤上该怎么办？这东西亲水性，因此用水清洗没有用，也一定不能用甲苯哪些的去洗。

来说也巧，一次巧合中，我将自做的亲水性建筑涂料涂在透明胶带的粘黏表面，却难测地发觉不管用刀刮依旧打磨砂纸磨，都不能将油漆从胶上去除。那情况大概就如同抓一把灰尘洒在胶上，沾到了，就不容易再将灰尘去除。根据这一启发，我试着了用双面胶带涂在夹层玻璃外型，随后添加亲水性建筑涂料，产生相近三明治的构造——夹层玻璃和亲水性建筑涂料各自粘接在双面胶带两边。如许一来，外型就越来越尤其很是牢固，乃至用打磨砂纸交叉式磨擦几十个来回，依然可以维持外型超疏水性。

为了更好地让亲水性建筑涂料更为普遍地运用于棉絮，打印纸张，面料等软原材料，我选用了喷胶，实际效果一样获得了耐磨损的超疏水外型。在日常日常生活，一个外型通常会历经的“暴力行为”遭受包含手抹（比如墙壁）和刀划（比如车），因而在外型抗压强度检测中，我又添加了手抹和刀划检测。殊不知，受虐千万遍的亲水性外型却仍然待我如初恋情人，决然硬挺地抵触着水珠。

经黏胶和超疏水镀层解决的外型，就算通过多次刀划，也依然维持自清理作用。图片出处：论文参考文献[5]

在开展各类别的试验以后，我和同事把科学研究实际效果写出毕业论文，发布在了《科学》杂志期刊上[5]。实际上，这一科学研究的核心思想并不源于把超疏水外型保证多强多耐磨损，反而是给予了一种构思——将超疏水行业的“敏感”的缺点交到更为完善的粘胶技术性去击败。在具体的生活实践中，不论是大到挖掘机防潮，依旧小到自己涂墙，都能够依据必需挑选归属于自身的胶去做“中介公司”。换句话说，胶有多贴心，超疏水外型就会有多贴心。而且，对比于立即喷漆牢固的超疏水镀层，这类二步法（胶 建筑涂料）更为安全性纯真。安全系数主要表现在，倘若不当心立即把超疏水建筑涂料喷在肌肤上，拿个卫生纸就可以擦下去；纯真性主要表现在，可以依据具体情况，选择适合的胶，从而调节超疏水镀层的抗压强度。顺着这一构思，信任在一段时间的将来，会出现大量更炫酷的超疏水原材料发生。

文中作者是伦敦大学学校化学系博士研究生陆遥，她们试验室的科研成果刊登在最新一期的《科学》杂志期刊上，毕业论文的第一作者陆遥受邀编写该文。果壳网科学合理人迎来大量科研工作者为大家写稿，激情的邀请函在这里。

（编缉：Calo）

论文参考文献：W. Barthlott, C. Neinhuis, Purity of the sacred lotus, or escape from contamination in biological surfaces, Planta (1997) 202: 1-8. A. Tuteja et al., Designing Superoleophobic Surfaces, Science (2007) 318: 1618-1622. Y. Lu et al., Preparation of Superoleophobic and Superhydrophobic Titanium Surfaces via an Environmentally Friendly Electrochemical Etching Method, ACS Sustainable Chem. Eng. (2013) 1: 102–109. T. Wong et al., Bioinspired self-repairing slippery surfaces with pressure-stable omniphobicity, Nature (2011) 477: 443–447. Y. Lu et al., Robust self-cleaning surfaces that function when exposed to either air or oil, Science (2015) 347: 1132-1135.文章内容题图：Lu Yao

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