“耐用灵活的超疏水材料:耐磨/刮伤/切片/液滴冲击/抗弯曲/抗扭转的豪猪鱼结构复合材料”
ACS应用材料与接口
大自然已经进化出一系列令人眼花缭乱的材料,帮助生物在不同的栖息地繁衍生息。有时,科学家可以利用这些设计来开发具有类似或全新功能的有用材料。现在,研究人员在《ACS应用材料与界面》杂志上报道,他们以刺猬鱼皮为灵感,制造出了一种耐用、灵活的超级防水材料。
超疏水材料具有极强的防水性,会导致落在其上的水滴脱落甚至反弹。此类表面可用于各种应用,如自清洁、防冰和防腐。这种材料的防水性通常是由于其表面的微小针状结构。然而,这些微结构或纳米结构的表面很脆弱,容易因弯曲而损坏。此外,多刺的结构可能会被刮掉或切掉。山内义弘(Yoshihiro Yamauchi)、内藤正武(Masanobu Naito)及其同事从豪猪鱼多刺但柔韧的皮肤中汲取灵感,希望开发出一种更坚硬的超疏水结构。研究人员推断,尽管豪猪鱼的皮肤本身并不具有超疏水性,但用疏水化合物制造刺并将其缩小到微米级可能会使其具有超疏水性。
为了开发他们的超疏水材料,研究小组制备了以河豚为灵感、由氧化锌制成的微型鳞片。然后,为了赋予材料弹性,他们添加了一种硅聚合物,该聚合物与刺结合形成一个多孔框架。这种材料不仅具有超疏水性,而且具有很高的柔韧性,可以模制成各种形状或涂覆在其他表面上。与其他超疏水材料不同,多孔结构在反复弯曲或扭曲后仍保持其防水性。而且,由于这种结构存在于整个材料中,而不仅仅是在表面上,刮擦或切片也不会影响材料的排斥性。研究人员说,这种材料的柔韧性和孔隙率有助于缓冲机械冲击和变形。
作者承认来自收购、技术和物流机构的资金。
注:ACS不进行研究,但出版和公布同行评审的科学研究。