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這種防水防油材料性能好又便宜,抖一抖就乾凈了

這種防水防油材料性能好又便宜,抖一抖就幹凈瞭



摘要:強韌性高、防水防油性能好、柔軟可覆蓋物體。



香港大學最近研究出了一種「互聯疏液結構」的防水防油材料,可應用在防水衣物、防污廚具、大型船只等方面,將其覆蓋在紡織品、金屬、玻璃等物體表面,就可以達到防水防油的效果。舉兩個例子,這種材料如果被覆蓋在衣服表面,以後你就不用洗衣了,抖一抖就乾凈;如果覆蓋在廚具表面,做完飯後,用水沖一下就乾凈了。是不是很神奇?



從理論上說,最理想的防水防油(疏液)材料,可以彈走任何不同體積的液體,不被粘黏。現在市面上已經存在防水防油材料,但不能在保證良好防水防油功能的同時,又滿足耐用度高、大面積制造、成本低廉的要求。原因是現在工程學上微結構的設計和材料制造方式上還有不足。導致大部分相關產品只能防水,很少能做到防油。而且,這些產品一般使用化學方法防水,成本高且污染環境。



為解決這個問題,香港大學工程學院機械工程系王立秋教授帶領的團隊,借助從節肢動物跳蟲上獲得的靈感,采用新的結構設計和編造方法制造出了新的防水防油材料,並用「液滴微流控」方法制造出「多孔疏液表面」。這種新材料用純物理方法即可做到防水防油。



這種防水防油材料性能好又便宜,抖一抖就幹凈瞭



王立秋教授(右)及朱平安博士展示他們的防水防油物料。來源:香港大學



跳蟲生活在土壤中,經常遇到雨水沖洗什至被淹沒。這使得它們進化出了強韌的角質表皮,同時具有良好的排水能力。研究團隊模仿跳蟲的表皮結構,設計出了具有互聯凹角特點的多孔表面——互相連接提高強韌度的同時保證防水能力——解決了防水能力和強韌度之間不可兼得的矛盾。



這種防水防油材料性能好又便宜,抖一抖就幹凈瞭



跳蟲(體長約 2.5 毫米)。來源: Brian Valentine



實驗證明,具有「互聯疏液結構」的材料可以排斥水、油、表面活性劑溶液(如洗潔精)和有機溶劑等至少 10 種液體,相比單獨結構,強韌度提高了 21 倍。同時,其柔韌性讓其可以被覆蓋在多種物體上。



這種防水防油材料性能好又便宜,抖一抖就幹凈瞭



模仿跳蟲表皮結構設計的疏液表面。來源:香港大學



此外,研究團隊用「液滴微流控」方法,可以精準控制每顆微粒液體的尺寸、結構和化學成分,制造出大面積且結構均一的材料。



最重要的是,這種材料還非常便宜,每平方米的成本僅為約 1 元港幣(7 角到 1 元 3 角港幣),為市面產品價格的千分之一。港大預計,該材料在未來 2 到 3 年內能被應用到日常用品上。



以這項研究為基礎,未來還可以按照實際需要,進一步設計制造出不同形狀、不同防水或排水能力、不同強韌度的物料,應用到能源、建築、車輛、化學工程、電子、環境、生物醫學、制造業、船舶、軍事設施等領域。沒有做不到,只有想不到,對於這項研究的應用,你認為還能應用在哪些地方?有沒有人產生了大膽的想法?



頭圖來源:香港大學



責任編輯:早優夫斯基



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