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密歇根大學(xué)的一位材料科學(xué)研究人員展示了一種光滑、耐用且透明的涂料，可迅速將水、油、酒精甚至花生醬分離開，這可讓手機屏幕、臺面、相機鏡頭以及其他眾多日用品表面耐污漬。

這種新涂料在材料科學(xué)術(shù)語中稱為“超疏液（omniphobic）”，它幾乎可以排斥所有已知液體。這是密歇根大學(xué)材料科學(xué)與工程系副教授Anish Tuteja所在實驗室在研究涂層過程中，所得到的一系列的突破性成果。該團隊早期努力制造出能夠排斥冰和水的耐久涂層，以及更脆弱的超疏液涂料。這種新型的超疏液涂料是個既經(jīng)久耐用又潔凈的涂料。這種涂層幾乎應(yīng)用于任何表面，研究發(fā)表在《美國化學(xué)會應(yīng)用材料與界面》雜志上。

Tuteja設(shè)想這種新型涂料可以防止物體表面變臟，無論是在家庭還是在工業(yè)場所。例如，它可以應(yīng)用于電腦顯示器、桌子、地板和房屋墻壁。

“我在家有一個兩歲的孩子，對我來說，這個特別的項目不僅僅是科學(xué)，”Tuteja說。 “我們很高興能夠做到這一點，使家庭和托兒所更為干凈，我們也在研究各種可能應(yīng)用的行業(yè)。”

他說新涂料是該團隊系統(tǒng)方法的成果，它打破了傳統(tǒng)材料科學(xué)的“混合并觀察”方法。通過繪制大量物質(zhì)庫的基本屬性，團隊可以從數(shù)學(xué)上預(yù)測任何兩種物質(zhì)在組合時的行為。這使他們可以調(diào)制幾乎無窮盡的組合，并具有專門定制的屬性。

“過去，研究人員可能采取了極為耐用的物質(zhì)和極其防水的物質(zhì)，并將它們混合在一起，”Tuteja說。“但這并不一定能產(chǎn)生耐用的防水涂層。”

他們發(fā)現(xiàn)，比耐久性或抗斥性更為重要的是一種被稱為“部分混溶”的特性，或者兩種物質(zhì)以完全正確的方式混合在一起的能力。即使單獨使用耐久性較差的化學(xué)品，混合在一起的產(chǎn)品也會更耐用。

調(diào)整這種特殊涂料的混溶性是一個特殊的挑戰(zhàn)。為了制造出一種用途廣泛的涂料，它可以很好地清除油脂和酒精，團隊需要找到驅(qū)除劑成分和粘合劑，并具有恰到好處的混溶性和粘附各種基材的能力。他們還需要在加工和干燥過程中，保持涂層光滑。

“你可以用粗糙的表面排斥水，因為它在水和表面之間產(chǎn)生微小的氣眼，但由于表面張力較低，這些表面并不總是排斥油脂或酒精，”Tuteja說。“我們需要一個非常光滑的表面，盡可能少地與各種液體之間產(chǎn)生相互作用，而且我們還需要非常好的混合材料，因為原料之間相分離太大會散射光線”。

，研究小組發(fā)現(xiàn)一種混合了氟化聚氨酯和一種稱為F-POSS的特殊驅(qū)蟲劑所能起到作用。他們的配方形成了一種混合物，可將其噴涂、刷涂、浸漬或旋涂到各種表面上，并將其緊密地結(jié)合在一起。 雖然表面可被鋒利的物體劃傷，但它在日常使用中非常經(jīng)久耐用。 此外，其極的相分離水平使其光學(xué)清晰。

材料科學(xué)與工程的研究生、論文的作者Mathew Boban表示：“這種驅(qū)蟲劑和粘合劑混合在一起足以形成透明涂層，但它們之間的相分離非常少。這種分離使F-POSS能夠浮到表面并形成一個很好的排斥層。”

Tuteja認為，在進入大眾市場時，這種涂層價格將會很便宜。氟聚氨酯已是一種廉價的普通原料，雖然現(xiàn)在F-POSS非常罕見且昂貴，但制造商們正擴大其量產(chǎn)規(guī)模，這將大大降低成本。

研究小組還在進行進一步研究，以確保涂料在日托中心等場所無毒使用。Tuteja估計，涂料可能在未來兩年內(nèi)就能進入市場，他認為保護兒童的涂料只是一個開始。

該涂料還可用于制冷、發(fā)電和煉油—所有依賴于液體冷凝的行業(yè)。新涂層可使設(shè)備更快速地分解冷凝水和化學(xué)品，效率提高20％。對于這些上產(chǎn)量、能耗的行業(yè)來說，這是游戲規(guī)則改變者。

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