电子科技大学Nature:长效超疏水表面的设计

【引言】

能够保持干燥、具有自清洁能力并可以避免生物污染的超疏水表面在生物技术、医药以及热传递等领域均有潜在的应用前景。这种超疏水表面通常需要经过低表面能化学和微纳水平粗糙度的处理，以此尽可能减小液-固界面的接触。然而，由于水滴只与极小部分表面接触，导致表面在机械载荷下承受了较高的局部压力，容易造成表面磨损，从而暴露基质材料，严重的甚至能够改变表面的超疏水性质。

【成果简介】

芬兰阿尔托大学的Robin H. A. Ras和电子科技大学的邓旭（共同通讯作者）等人发文报道了一种可以稳定维持超疏水性质的方法。在这一方法中，研究人员在表面构造两种尺度结构，纳米结构可以提供对水的排斥能力，而微尺度结构设计则有助于表面长期维持超疏水性。其中，微尺度结构是相互连通的表面框架，为维持疏水能力提供帮助，同时还能保护容易因表面磨损现象而被破坏的纳米结构。利用这一策略，研究人员在硅、陶瓷、金属以及透明玻璃等基质材料上实现了超疏水表面，利用外力进行磨损破坏后，这些表面的疏水能力依然能够保留下来。由此而制备的新型自清洁玻璃也为解决太阳能电池的颗粒物污染提供了新的思路。研究认为这一超疏水表面构建策略为长效维持材料的自清洁、抗污染等能力提供了有效的方法。2020年06月03日，相关成果以题为“Design of robust superhydrophobic surfaces”的文章在线发表在Nature上。

【图文导读】

图1微结构设计

图2 微结构的机械稳定性

图3 表面磨损后的疏水性评价

图4 具有微结构的超疏水表面的机械稳定性

文献链接：Design of robust superhydrophobic surfaces（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2331-8）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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