電子科技大學Nature:長效超疏水表面的設計

【引言】

能夠保持干燥、具有自清潔能力并可以避免生物污染的超疏水表面在生物技術、醫藥以及熱傳遞等領域均有潛在的應用前景。這種超疏水表面通常需要經過低表面能化學和微納水平粗糙度的處理，以此盡可能減小液-固界面的接觸。然而，由于水滴只與極小部分表面接觸，導致表面在機械載荷下承受了較高的局部壓力，容易造成表面磨損，從而暴露基質材料，嚴重的甚至能夠改變表面的超疏水性質。

【成果簡介】

芬蘭阿爾托大學的Robin H. A. Ras和電子科技大學的鄧旭（共同通訊作者）等人發文報道了一種可以穩定維持超疏水性質的方法。在這一方法中，研究人員在表面構造兩種尺度結構，納米結構可以提供對水的排斥能力，而微尺度結構設計則有助于表面長期維持超疏水性。其中，微尺度結構是相互連通的表面框架，為維持疏水能力提供幫助，同時還能保護容易因表面磨損現象而被破壞的納米結構。利用這一策略，研究人員在硅、陶瓷、金屬以及透明玻璃等基質材料上實現了超疏水表面，利用外力進行磨損破壞后，這些表面的疏水能力依然能夠保留下來。由此而制備的新型自清潔玻璃也為解決太陽能電池的顆粒物污染提供了新的思路。研究認為這一超疏水表面構建策略為長效維持材料的自清潔、抗污染等能力提供了有效的方法。2020年06月03日，相關成果以題為“Design of robust superhydrophobic surfaces”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1微結構設計

圖2 微結構的機械穩定性

圖3 表面磨損后的疏水性評價

圖4 具有微結構的超疏水表面的機械穩定性

文獻鏈接：Design of robust superhydrophobic surfaces（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2331-8）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

材料牛網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。