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牢不可破的自修复超疏水涂层 |
2017年05月11日13:29 纺织导报
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据说,最近发明出一种新型超疏水自修复材料比同类防水涂料的耐久性高出数百倍。

预计2017年底,我们将可以看到一类新的防水产品——具有超长耐久性的疏水涂层。 这得益于密歇根大学研究人员在防水喷涂涂层研究方面的突破,他们声称新型超疏水自修复材料比同类防水涂料的耐久性高出数百倍,因为这种涂层即使损坏,也可以一次又一次地自行愈合。

该涂层实际上是一种叫做“氟化聚氨酯弹性体”的材料与另一种叫做“F-POSS”的拒水分子混合而成。这种涂层非常强韧,可以用于一些目前防水处理比较棘手的物体表面,比如汽车、服装、屋顶,甚至用于船体,减少航行中的水阻力,从而提升海路航运的燃油效率。


自修复超疏水涂层可用于耐高温外层

材料科学与工程副教授Anish Tuteja说:“过去二三十年来,有数以千计的超疏水表面问世,但还没人研究出如何系统地设计一种耐用的超疏水表面。我认为这就是我们这项研究成果的意义所在,它将为其他研究人员打开一扇大门,以研制更便宜、甚至耐久性更好的超疏水涂层。”

除了耐久性和韧性外,研究人员还发现,这种涂层在损坏时可以自行修复数百次。研究人员在最近发表于ACS Applied Materials & Interfaces的论文中写道:“即使经过磨损、划破、燃烧、等离子清洁、紫外线辐射、超声处理和化学腐蚀后,该涂层依然可以通过自修复保持耐水性。”因为即使某一区域的疏水涂层分子被刮掉,其他分子也会迁移过来填充间隙并且修复疏水表面结构的完整性。

这种新型涂层的防水性能关键在于可以调整疏水表面的几何形状,传统的防水涂料大多采用微观柱状表面,在水滴的下方形成空气包,从而让水滴无法滞留而滚动离开涂层表面,但这种结构非常脆弱。为此,研究人员通过增加涂层表面的柔韧性,使其弯曲后不易破裂,从而保证疏水结构可以使用较长时间。


耐磨仪磨损测试


磨损后的疏水效果对比


将涂层置于火焰下

澳大利亚的一个团队也试图通过开发由塑料构成的新涂层来解决疏水涂层的结构脆弱性,还有其他研究团队通过模仿荷叶表面的结构建立疏水模型,但这两个研究方向都没有考虑涂层的自我修复性,因此,他们所研制的涂层还是有别于这种超疏水自修复涂层的。

密歇根大学目前已经开始协助将这项成果推向市场,市场化的喷涂涂层和防水面料有望在年底真正面世。

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