新型涂料表現(xiàn)出了全方位的液體排斥性能

《全球涂料網(wǎng)訊》

大屏智能機(jī)時(shí)代，人們難免會(huì)遇到手機(jī)淋雨、被潑灑飲料、以及沾染指紋油污的情況。

不過(guò)密歇根大學(xué)的一個(gè)研究小組，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種透明、且經(jīng)久耐用的“超級(jí)液體排斥涂料”。根據(jù)測(cè)試，它可以在任何產(chǎn)品的表面使用，體現(xiàn)了幾乎能夠排斥任何液體的能力。過(guò)去幾年，由 Anish Tuteja 帶領(lǐng)的這支團(tuán)隊(duì)一直在努力開(kāi)發(fā)能夠廣泛排斥液體的涂料。

密歇根大學(xué)材料科學(xué)與工程系助理研究生 Mathew Boban，正在一片浸潤(rùn)過(guò)新型超級(jí)排斥涂料的玻璃板上傾倒十六烷油。(圖自：Robert Coelius / Michigan Engineering)

早前的研究包括可以自我修復(fù)的超疏水材料、橡膠脫冰涂料、以及一種幾乎可以排斥任何液體的超級(jí)排斥涂層。

基于這些經(jīng)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)決定開(kāi)發(fā)一種足夠清晰透明，適用于觸屏、顯示面板、以及窗戶的新型萬(wàn)能涂層。這需要在三個(gè)關(guān)鍵屬性上取得平衡，即強(qiáng)度、透明度、以及排斥性。

不過(guò)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這一挑戰(zhàn)中最重要的因素，就是如何將選擇的成分、以正確的方式混合到一起。Tuteja 表示：

你可以用粗糙的表面疏水，但這會(huì)在水和表面之間形成中空的氣泡。而且這類(lèi)表面的張力比較低，無(wú)法體現(xiàn)出一致的疏油(或醇)特性。

我們需要一個(gè)非常光滑的表面，盡可能少地與各種液體相互作用。

此外我們需要一些良好混合的原料，如果原料之間相位分離太多，就會(huì)造成光線的散射。

值得一提的是，該團(tuán)隊(duì)并沒(méi)有盲目試錯(cuò)，而是借助一套大型化學(xué)算法庫(kù)來(lái)預(yù)測(cè)原料在混合到一起時(shí)的行為。

Omniphobic Coating Tests(via)

最終他們得到了一套理想的‘配料表’，其中包括了氟化聚氨酯、以及一種叫做 F-POSS 的分子，它能夠很好地排斥液體。論文合著者 Mathew Boban 表示：

將這種驅(qū)蟲(chóng)劑和粘合劑混合之后，形成了一種透明的涂料層，但它們之間的相位分離非常小。這使得 F-POSS 可以漂浮在水面，創(chuàng)造出一個(gè)優(yōu)良的排斥層。

成品可以噴涂、刷、浸泡、或旋涂在各種類(lèi)型的表面上，干了之后，就會(huì)形成一種持久、透明、與地面緊密相連的涂層。

盡管含氟聚氨酯相對(duì)廉價(jià)普遍，但 F-POSS 卻很難得到。下一階段，研究團(tuán)隊(duì)將思索如何大規(guī)模、低成本地生產(chǎn)這種新型涂料。

有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)《應(yīng)用材料與界面》(ACS Applied Materials & Interfaces)期刊上，原標(biāo)題為《Smooth, All-Solid, Low-Hysteresis, Omniphobic Surfaces with Enhanced Mechanical Durability》。