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研究人员创造出排斥油和水的“全憎水”材料

探索全疏材料的创新,它们能够排斥油性液体和水,其灵感来源于鸭羽毛技术。

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研究人员早就知道如何制造排斥水的表面(他们只需看看鸭子的背部即可),但如何排斥油性液体,直到去年才成为一个谜团,当时麻省理工学院的一支化学团队

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创造了一种足够“反社会”的材料,能够排斥两种液体。他们甚至超越了自然,而自然界中并没有制造出具有这种特性的材料。[研究人员]甚至不得不创造一个新词来描述他们的创造——“全疏”——字面意思是它讨厌一切 [新科学家]。

现在,相同的研究人员通过开发全疏材料的一套通用设计规则,并通过改变现有物品——例如鸭羽毛——使其同时排斥油和水,将这项技术向前推进了一步。

水和油性液体(如石油的成分辛烷)之间最大的区别之一是表面张力。具有高表面张力的液体(如水)的液滴倾向于自身收缩成球形,而具有低表面张力的液体(如油)则更容易在表面上铺展开来 [科学新闻]。

研究人员首先创造了一个覆盖着300纳米高的“蘑菇”的表面,这使得即使是具有低表面张力的油性液体也能保持在紧密的球形液滴中,基本上坐在蘑菇的菌盖上。在下一步中,研究人员检查了排斥鸭羽毛上水的微结构,发现羽毛

覆盖着微小的“羽丝”,它们在液体和羽毛之间捕获空气。水的表面张力足以将液滴结合在一起,形成滚落而不是被吸收的珠子。通过调整羽毛的表面化学性质——在微结构的尺寸、形状和间距固定不变的情况下——可以改变表面以抵抗其他液体 [化学世界]。

在这项研究中,该研究成果将在即将出版的美国国家科学院院刊上发表,研究人员给羽毛涂上了一层微纤维,并观察到红色的油滴无害地沿着羽毛表面滚动。材料科学专家大卫·奎雷 (David Quéré) 表示,这项技术可能拥有巨大的市场。

许多混凝土和玻璃公司对类似的表面感兴趣,以改善其材料,他说。“但是,当你将这种纹理放在固体表面上时,它很容易被破坏——[蘑菇]非常脆弱。”如果它们能够变得更坚固,它们就可以制造出易于清洁且难以沾染水性或油性污垢的表面 [新科学家]。

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