近日,研究人员开发出一种新型超疏水涂膜。这种碳氢化合物涂层生产廉价且环保,可以取代碳氟化合物(目前用作防水处理的材料)。
超疏水材料有很大的发展前景:首先,可以自行清洁需要干净的地方;还可以放在金属表面防止水的腐蚀生锈;第三,基于对昆虫的研究我们还可以使水上飞行成为可能,在船的表面加上超疏水膜减小阻力节省能源。目前,我们定义超疏水材料表面稳定接触角要大于150°,滚动接触角小于10°。
具有超疏水结构的荷叶表面
荷叶是人们熟知的超疏水表面。科学家从荷叶中获取灵感,试图模仿植物开发出具有类似性质的碳氢化合物材料。莱斯大学的Andrew Barron说:“自然界明白如何使这些材料环保且友好,我们的工作是找出如何以及为什么效仿自然界。”
莱斯大学的研究团队开发并测试了一种支链烃、低表面能材料(LSEM)和改性羧酸用于外包氧化铝纳米颗粒,所有这些材料的制备都很容易。
改性羧酸包含支链烃链,具有突出和尖起结构。烃链使材料表面粗糙且防水。粗糙表面中间包含空气,减少了水滴之间的联系,使液滴在表面上容易滑落。
这种新开发的材料是绿色产品,可以替代有毒、昂贵的碳氟化合物,应用于超疏水领域。这种材料生产廉价,可以广泛应用于目前已经成熟使用的表面旋转、喷涂等技术。
开发出新型超疏水材料 助力防蚀防锈
接触角是水界面与材料界面的角度,如果突起高,接触角角度也会高。180度的角分类仅仅是一个球体的接触表面,0度角本质上呈凹坑状。
巴伦说:“支链烃LSEM比碳氟级超疏水涂料效果更好,其接触角约为155度。观察可得,这种材料能够在不同的涂层技术和不同养护温度下保持其性能。新材料可作为减阻涂料广泛应用在海洋领域,其中的一些国际协议中规定水要远离碳氟化合物和其他有潜在危险的添加剂。
巴伦还指出:“具有纹理表面的超疏水涂层经常损坏,这会降低材料的疏水性质。我们研制的材料具有更随机的层次结构,可以在受损伤的情况下维护其性能。”
研究人员正计划研究不同类型的基质材料以提高材料的粘附性能。研究团队还考虑将这种表面应用在其他商业领域。