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邓旭:推动超疏水表面走向实际应用

2020年12月20日 点击:

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在主题报告会上,首届川渝科技学术大会优秀论文一等奖获奖作者、电子科技大学教授邓旭作了题为“固/液界面功能材料稳定性研究”的主题报告。该成果创新的设计思路和通用的制造策略展示了固/液界面功能材料非凡的应用潜力,进一步推动了超疏水表面进入更广泛的实际应用。


邓旭介绍,固/液界面功能材料主要是调整固体跟液体以及界面的相互作用,例如电子设备防水、屏幕的指纹残留等。他通过给固/液界面进行拓扑学设计,“穿上”具有优良机械稳定性微结构“铠甲”,以此解决超疏水表面机械稳定性不足的关键问题。


针对固/液界面材料研究所面临的难点与挑战,邓旭从物理角度和化学的角度分别说明了材料在浸润状态的持久性和几何结构的稳定性。课题组首次通过去耦合机制将超疏水性和机械稳定性拆分至两种不同的结构尺度,并提出微结构“铠甲”保护超疏水纳米材料免遭摩擦磨损的概念。在此基础上,结合浸润性理论和机械力学原理分析得出微结构设计原则,将装甲结构制备于硅片、陶瓷、金属、玻璃等普适性基材表面,构建出具有优良机械稳定性的铠甲化超疏水表面。


邓旭说,这项工作在集成高强度机械稳定性、耐化学腐蚀和热稳定性、抗高速射流冲击和抗冷凝失效等综合性能的同时,还实现了玻璃铠甲化表面的高透光率,为超疏水表面应用于自清洁太阳能电池盖板、建筑玻璃幕墙创造了必要条件。因外,基于玻璃装甲化表面的自清洁技术可巧妙地利用雨或雾滴消除粉尘等污染,长期维持太阳能电池高效的能量转换,并节省传统清洁过程中必需的淡水资源和劳动力成本。


在国家的战略需求层面上,团队通过检阅核心应用问题,进一步在四个方面进行拓展。“在绿色能源上,应用于风力发电设备防结冰和自清洁光伏面板;在生物医学上,应用于气-液界面血氧交换膜;电子器件上,应用于5G基站防污和电子设备(器件);防水军事国防上,应用于飞机、军舰防结冰和军舰防海洋生物粘附。”邓旭说道。(曾青瑶)