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美密歇根大学成功研发出一种超级疏水疏油的新涂料
编辑:尚蒙科技无锡有限公司   时间:2018-04-25


  密歇根大学的一位材料科学研究人员展示了一种光滑、耐用且透明的涂料,可迅速将水、油、酒精甚至花生酱分离开,这可让手机屏幕、台面、相机镜头以及其他众多日用品表面耐污渍。

  这种超疏水涂料在材料科学术语中称为“超双疏液(疏水疏油,omniphobic)”,它几乎可以排斥所有已知液体。这是密歇根大学材料科学与工程系副教授Anish Tuteja所在实验室在研究涂层过程中,所得到的一系列最新的突破性成果。该团队早期努力制造出能够排斥冰和水的耐久涂层,以及更脆弱的超疏液涂料。这种新型的超疏液涂料是第一个既经久耐用又洁净的涂料。这种涂层几乎应用于任何表面,研究发表在《美国化学会应用材料与界面》杂志上。


Tuteja设想这种新型涂料可以防止物体表面变脏,无论是在家庭还是在工业场所。例如,它可以应用于电脑显示器、桌子、地板和房屋墙壁。

  “我在家有一个两岁的孩子,对我来说,这个特别的项目不仅仅是科学,”Tuteja说。 “我们很高兴能够做到这一点,使家庭和托儿所更为干净,我们也在研究各种可能应用的行业。”

  他说新涂料是该团队系统方法的最新成果,它打破了传统材料科学的“混合并观察”方法。通过绘制大量物质库的基本属性,团队可以从数学上预测任何两种物质在组合时的行为。这使他们可以调制几乎无穷尽的组合,并具有专门定制的属性。

  “过去,研究人员可能采取了极为耐用的物质和极其防水的物质,并将它们混合在一起,”Tuteja说。“但这并不一定能产生耐用的防水涂层。”

  他们发现,比耐久性或抗斥性更为重要的是一种被称为“部分混溶”的特性,或者两种物质以完全正确的方式混合在一起的能力。即使单独使用耐久性较差的化学品,混合在一起的产品也会更耐用。


调整这种特殊涂料的混溶性是一个特殊的挑战。为了制造出一种用途广泛的涂料,它可以很好地清除油脂和酒精,团队需要找到驱除剂成分和粘合剂,并具有恰到好处的混溶性和粘附各种基材的能力。他们还需要在加工和干燥过程中,保持涂层光滑。

 

“你可以用粗糙的表面排斥水,因为它在水和表面之间产生微小的气眼,但由于表面张力较低,这些表面并不总是排斥油脂或酒精,”Tuteja说。“我们需要一个非常光滑的表面,尽可能少地与各种液体之间产生相互作用,而且我们还需要非常好的混合材料,因为原料之间相分离太大会散射光线”。

 

最终,研究小组发现一种混合了氟化聚氨酯和一种称为F-POSS的特殊驱虫剂所能起到作用。他们的配方形成了一种混合物,可将其喷涂、刷涂、浸渍或旋涂到各种表面上,并将其紧密地结合在一起。 虽然表面可被锋利的物体划伤,但它在日常使用中非常经久耐用。 此外,其极精确的相分离水平使其光学清晰。

 

材料科学与工程专业的研究生、论文的作者Mathew Boban表示:“这种驱虫剂和粘合剂混合在一起足以形成透明涂层,但它们之间的相分离非常少。这种分离使F-POSS能够浮到表面并形成一个很好的排斥层。”

       Tuteja认为,在进入大众市场时,这种涂层价格将会很便宜。氟聚氨酯已是一种廉价的普通原料,虽然现在F-POSS非常罕见且昂贵,但制造商们正扩大其量产规模,这将大大降低成本。

 

研究小组还在进行进一步研究,以确保涂料在日托中心等场所无毒使用。Tuteja估计,涂料可能在未来两年内就能进入市场,他认为保护儿童的涂料只是一个开始。

 

该涂料还可用于制冷、发电和炼油—所有依赖于液体冷凝的行业。新涂层可使设备更快速地分解冷凝水和化学品,效率提高20%。对于这些世界上产量最高、能耗最高的行业来说,这是游戏规则改变者。

 

原文来自materialstoday网站,原文题目:New coating repels everything from water to peanut butter,本文由材料科技在线整理报道。

文章原文:

Smooth, All-Solid, Low-Hysteresis, Omniphobic Surfaces with Enhanced Mechanical Durability


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