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美國開發(fā)出新型高耐久性疏水涂層材料

美國密歇根大學(xué)工程學(xué)院研究人員開發(fā)出一種噴涂型可自愈疏水涂層材料，擁有百倍于同類材料的耐用性。

研究人員稱，該領(lǐng)域數(shù)十年的研究都沒有生產(chǎn)出一種耐久型涂層材料，目前成熟可用的疏水材料，耐久性都不足以滿足服裝和船殼應(yīng)用要求，此次開發(fā)出的混合物則是一個突破，改變了這一現(xiàn)實。

創(chuàng)新涂層由一種被稱為“氟化聚氨酯彈性體”的材料與被稱為“F-POSS”的特殊疏水分子混合組成。施工簡單，可噴涂到幾乎任何表面，類似橡膠的質(zhì)感使其比以往的材料更有彈性。

研究人員發(fā)表論文稱，涂層擁有數(shù)百次損傷后自愈能力。甚至可在被磨損、刮擦、燒烤、離子清洗、平整、超聲處理和化學(xué)腐蝕后恢復(fù)性能。除物理恢復(fù)外，涂層還可化學(xué)自愈。如果疏水F-POSS分子被從表面刮掉，新的分子將自然地遷移到損傷處以替代他們。這也是涂層能數(shù)百次自我更新的主要原因，其自愈能力僅受涂層厚度的限制。

研究人員稱，研究團隊采用了完全不同于以往研究的工藝。例如，多數(shù)疏水涂層由兩種主要成分組成，一種提供疏水能力的活躍分子和一種粘合劑。通常情況下，研究人員會認為使用耐久性更好的成分可使涂層耐久性更好。但密歇根大學(xué)的研究團隊發(fā)現(xiàn)情況并非如此。

研究團隊發(fā)現(xiàn)比耐久性更重要的是一種被稱為“局部互溶”的特性?；騼煞N化學(xué)物質(zhì)局部相互混合的能力。研究團隊發(fā)現(xiàn)的另一個關(guān)鍵要素是疏水表面的穩(wěn)定性。

多數(shù)的疏水涂層之所以有效，在于其特殊幾何形狀的表面，通常是微觀支柱。液滴懸掛在支柱的頂部，在底部產(chǎn)生氣囊，不給液體可依附的地方，從而使其非常容易滑落。但這種表面非常脆弱，輕微的磨損甚至是液滴產(chǎn)生的壓力都會使其受損。

研究團隊的研究表明，略微柔軟的表面可以避免這一問題，雖然看上去并不耐用，但其柔軟的特性使其可在面臨損傷時反彈并恢復(fù)。

在密歇根大學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)移機構(gòu)的協(xié)助下，該涂層材料已由研究人員創(chuàng)辦的HygraTek公司實現(xiàn)商業(yè)化。研究人員估計該涂層材料將于2017年末上市，消費者可直接購買疏水面料和噴涂件。

(葉春波 供稿)