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仿刺鲀表皮的超疏水材料

2020年11月18日 点击:

日本国立材料研究所的研究人员受刺鲀表皮结构启发,以四针状氧化锌和聚二甲基硅氧烷(PDMS)为原料,制备出新型超疏水材料。

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图1  刺鲀表皮结构

超疏水材料具有自清洁、防腐、防污、防结冰等性能,但表面机械稳定性较差,受刮擦、磨损或变形时,疏水性急剧降低。受刺鲀表皮上的弹性刺启发,研究人员将氧化锌微米颗粒加入PDMS的乙酸乙酯溶液中,经交联形成具有多孔框架结构的超疏水复合材料,将其分别涂覆在玻璃、纸等基材上,验证其表面机械性能和超疏水性。研究发现:复合材料涂覆到所有基材上均表现出超疏水性和良好的机械稳定性;经1000次磨损和1000次弯曲循环,甚至多次液滴撞击以及表面切割后,仍能维持超疏水性。这主要归因于四针状氧化锌颗粒含有长4~10μm的针状结构,减少了水滴与复合材料的接触面积;同时与PDMS构成了孔径约1μm的多孔结构,使复合材料可有效缓冲机械冲击和变形。

这种多孔超疏水材料突破了目前超疏水材料表面机械稳定性不足的难题,有望促进超疏水材料在诸多领域的应用。