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回南天，地板冒水、墻壁“冒汗”，讓人抓狂。在一些行業(yè)，水更是讓人如臨大敵：水會(huì )帶來(lái)細菌，帶來(lái)腐蝕，帶來(lái)污染。偏偏在我們周?chē)譄o(wú)處不在，“搞破壞”防不勝防。有沒(méi)有辦法在不歡迎水的時(shí)候把它擋在門(mén)外?超疏水材料擔起了重任。
在一場(chǎng)演講中，科學(xué)家將一盆水潑向一塊金屬板，水珠像鋼珠一樣滾落，金屬板仍然干爽;一只船槳浸入水缸，拿出來(lái)竟然未帶出一滴水珠，就像是從沒(méi)放進(jìn)去過(guò)一樣;一杯水倒在一塊經(jīng)過(guò)特殊處理的玻璃板上，水緊緊靠在中央“不越雷池半步”，即使用手攪出來(lái)一兩滴也立即跑回去……
因防水防腐蝕等特殊效果廣受關(guān)注，從實(shí)驗室走向實(shí)際推廣和應用已成迫切需求......
這些違背我們肉眼“常識”的現象，就是“超疏水材料”搗的鬼。這種通過(guò)改變材料的表面自由能和表面粗糙度獲得的新型材料，靈感來(lái)自于自然界中的植物。自然界中的某些植物葉表面具有超疏水性質(zhì)和自清潔功能，最典型的便是荷葉表面，形成了“荷葉自潔效應”，“出淤泥而不染”。由于其防水、防腐蝕、抗菌的特殊效果，如今已經(jīng)成為國際熱門(mén)的研究領(lǐng)域，可以在環(huán)保、工業(yè)、醫療等各種你想象不到的領(lǐng)域大展身手。
1.微納復合結構
材料表面的自由能決定了這個(gè)材料是親水還是疏水，自由能越低，疏水性越強;表面微觀(guān)的粗糙度則決定了親疏水的強度，表面越粗糙，疏水性越強。
一顆水珠滴在材料表面，如果它迅速鋪展開(kāi)來(lái)，就是親水或超親水表面;如果水珠形成球形，能夠滾來(lái)滾去，就是疏水乃至超疏水表面。
2.超疏水的性質(zhì)是怎樣形成的?
弄清楚這個(gè)，自然界的超疏水現象就可能為人類(lèi)所利用了。根據研究超疏水材料的專(zhuān)家解釋?zhuān)凑諢崃W(xué)的規律，表面能高的物質(zhì)無(wú)法在表面能低的物質(zhì)表面鋪展開(kāi)。水是表面能比較高的物質(zhì)，因此表面能比水低的物質(zhì)，如一些含硅、氟的物質(zhì)就會(huì )表現出疏水性，水在這樣的表面會(huì )盡量讓自己縮成一個(gè)球形。
3.宏觀(guān)與微觀(guān)分析
宏觀(guān)上看到的固體和液體的接觸界面，實(shí)際上是由氣液界面和固液界面共同組成的混合界面。微表面越粗糙，鎖住的空氣就越多，與水的接觸就越少，固體就越疏水。
微觀(guān)上水落在該材料的表面，水滴的接觸角在110度左右，從外觀(guān)上看水在該材料表面會(huì )形成水珠，如果把物品立起來(lái)，水珠會(huì )向下滾落，這一特性就與荷葉十分相似。
4.向自然學(xué)習制作超疏水材料
人們從大自然受到了多重啟發(fā)，制造出同樣具有超疏水性質(zhì)的各種材料，對各向異性的研究則可控制液體在固體的哪個(gè)方向、什么程度上發(fā)生浸潤。除了荷葉，還有很多生物的表面具有超疏水結構。專(zhuān)家介紹，蟬翼表面由規則排列的納米柱狀結構組成，直徑約為80納米，納米柱的間距約180納米。規則排列的納米突起構建起了粗糙度，使蟬翼表面穩定吸附了一層空氣膜，誘導了超疏水的性質(zhì)，從而確保了自清潔功能。
在這樣的啟發(fā)下，研究者設計了新型疏水自潔納米復合陶瓷涂料。以納米陶瓷本身高硬度、耐磨、涂層不燃，具有一定的阻燃性能且耐腐蝕的設想下，研究出了我們的超疏水納米復合陶瓷涂料！
5.超疏水特性能應用在哪些方面?
不少研究者對此提出了暢想。
先想想跟我們生活息息相關(guān)的。有抗菌自清潔效應的超疏水表面應用于生活用品，可以減少清洗的麻煩;冰箱、冷柜等制冷設備的內膽表面上，不再有凝聚水、結霜、結冰現象;在建筑物內外墻、玻璃及金屬框架等的防水、防雪和耐沾污等方面應用，可大大降低建筑物的清潔及維護成本。
思路開(kāi)闊一點(diǎn)。天然氣、石油管道內壁表面涂上超疏水分子膜，能夠防止管道腐蝕，提高油氣的傳輸效率。將其涂在遠洋輪船船底，可以防污、防腐。?
還有根據專(zhuān)家認為，如果將這類(lèi)技術(shù)運用到諸如靜電噴涂領(lǐng)域，比如用超疏水材料制造噴漆噴膠等的噴頭，將會(huì )使噴涂的液滴更加均勻，霧化效果更好，可以運用在對噴涂效果有特殊要求的場(chǎng)合。
6.開(kāi)思帶領(lǐng)超疏水材料走出實(shí)驗室，面向未來(lái)
超疏水材料的應用面相當廣泛，涵蓋航天軍工、建筑、醫療等各個(gè)方面。然而，由于受目前技術(shù)及開(kāi)發(fā)成本等限制，實(shí)際產(chǎn)業(yè)化及商品化的還不多。
研究者提出，控制微液滴的運動(dòng)和流動(dòng)并以此制造微液滴控制針頭，使得在實(shí)驗或生產(chǎn)過(guò)程中對液體滴加計量精確控制，實(shí)驗試劑的添加將更得心應手。超疏水材料在微流體控制應用上也有出色的表現，使得超疏水涂料的市場(chǎng)運用更加成熟。
嶄新的技術(shù)開(kāi)拓更加廣泛的市場(chǎng)！科研的高度決定未來(lái)的方向！
