或许你有过这样的体验:一瓶洗发液看上去快要用完了,可是剩下的一点却怎么也倒不干净。一项新的研究成果或许能够让你不再为此烦恼。
我们之所以经常遇到瓶子里的液体不能彻底流干净的现象,是由于表面张力的作用让液体经常能够润湿固体表面形成一层薄膜,并且能够克服重力的作用牢固吸附在固体表面。要想减少甚至消除液体在固体表面的润湿,我们需要尽量降低固体表面的表面能。某些固体,例如含有氟或者硅的聚合物,有着比较低的表面能。如果能够通过化学修饰的办法让这些材料覆盖在其他物体表面,就能让物体的表面能降低。但很多时候仅凭化学修饰仍然不能把表面能降到足够低,这时候我们需要在表面引入一定的微观结构。这些微观结构能够进一步防止液体润湿固体表面。这样的表面通常被称为超疏水表面
然而在实际操作中,超疏水表面的效果往往并不够理想。一个重要原因是许多超疏水表面耐久性较差,经过一段时间的使用,表面的微观结构往往被磨损殆尽,性能自然大打折扣。另外,顾名思义,超疏水材料对于水以及水溶液有着较好的排斥作用,但是对于表面能相对较低的液体例如各种有机物,排斥效果往往不尽如人意。
来自美国的研究人员尝试改进超疏水表面的制备方法并将新技术应用于常见的塑料——聚丙烯的表面。他们在高温下将含有二氧化硅纳米颗粒的溶液涂到聚丙烯表面,再让溶剂挥发。经过这样的处理,原本平滑的聚丙烯表面变得粗糙不平,随后他们再用含氟的材料对表面进行修饰。经过这样处理的聚丙烯表面对各种液体有着良好的排斥作用,例如把洗发水滴加到经过处理的聚丙烯表面,只要将表面稍稍倾斜,洗发水就会沿着斜面流下。测试还表明,经过这种处理的聚丙烯表面的耐磨性比此前的超疏水表面有着显著提高。由于聚丙烯广泛用于各种容器,这一新技术或将有很好的应用前景。
图:经过处理的聚丙烯表面(下)比未经处理的聚丙烯表面(上)对洗发水的排斥力更强
报道:Bottles that could make every drop of shampoo count
https://www.nytimes.com/2016/06/27/science/shampoo-bottle-nonstick.html?rref=collection%2Fsectioncollection%2Fscience&action=click&contentCollection=science®ion=rank&module=package&version=highlights&contentPlacement=2&pgtype=sectionfront&_r=1
论文:Durable superoleophobic polypropylene surfaces
https://rsta.royalsocietypublishing.org/content/374/2073/20160193
原文链接:https://www.ikexue.org/archives/40408