Michigan大學(xué)研發(fā)出一種可自我修復(fù)、防水的噴涂式涂層，這種涂層的耐用度是同類產(chǎn)品的幾百倍。

    目前防水處理都很脆弱，汽車(chē)、布料、屋頂以及許多其它表面可以通過(guò)這種新涂層防水。這種涂層還可以降低船體受到的阻力，這個(gè)進(jìn)步能夠降低運(yùn)輸著90%世界貨物的大型船只的燃料消耗。

    研發(fā)者說(shuō)，過(guò)去數(shù)十年，對(duì)耐用型涂層的研究都未能成功，而這種新混合物打破了這一局面。雖然現(xiàn)在防水表面是可制得的，但應(yīng)用在比如布料或者船體上，它們通常不夠結(jié)實(shí)。而這個(gè)新涂層的發(fā)現(xiàn)改變了此現(xiàn)狀。

    “在過(guò)去的20至30年間，已經(jīng)有數(shù)千種超疏水性表面問(wèn)世，但是沒(méi)有人能夠弄明白，怎么樣系統(tǒng)地設(shè)計(jì)好一個(gè)耐用型的超疏水表面”來(lái)自UM材料科學(xué)與工程專業(yè)的副教授，Anish Tuteja說(shuō)道。“我認(rèn)為這是我們?cè)谶@項(xiàng)研究中真正取得的成就，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將為更多的研究者打開(kāi)一扇大門(mén)，來(lái)創(chuàng)造更便宜、甚至更好的超疏水性涂層。”

    這種涂料由一種名為“含氟聚氨酯彈性體 ”的材料，和一種名為“F-POSS”的專門(mén)防水的分子的混合物制成。它可以很容易地被噴涂到幾乎任何表面上，并且具有輕微的橡膠質(zhì)感，這會(huì)使它比其之前產(chǎn)品更具彈性。

    如果涂層損壞，它可以自愈數(shù)百次。研究員在最近發(fā)表于《ACS應(yīng)用材料與接口》的一篇文章中寫(xiě)道：即使在磨損、劃傷、燒傷、等離子清洗、擠壓、超聲處理和化學(xué)侵蝕之后，它也可以反彈回復(fù)。

    除了物理自愈，涂層還可以化學(xué)自愈。如果從表面刮掉防水的F-POSS分子，新分子將自發(fā)遷移到那里替代它們。該涂料可以通過(guò)這種原理自愈數(shù)百次。它的愈合能力只受其厚度的限制。

    除了文中詳細(xì)介紹的這種涂料，該項(xiàng)目還研發(fā)了研究人員可以用來(lái)優(yōu)化未來(lái)涂料的配方，以滿足特定應(yīng)用中對(duì)成本、耐久性等因素的要求。

    文章第一作者，UM的博士生Kevin Golovin解釋道，該團(tuán)隊(duì)的研究過(guò)程與該領(lǐng)域以往的研究截然不同。

    “大多數(shù)材料科學(xué)研究人員致力于確定一種耐用性和防水性盡可能好的化學(xué)體系。”他說(shuō)，“和他們不同，我們通過(guò)測(cè)量和制定使防水涂料經(jīng)久耐用的基本化學(xué)性質(zhì)來(lái)解決問(wèn)題，其中一些結(jié)果使我們感到驚訝。

    例如，大多數(shù)疏水涂層由兩個(gè)主要成分制成：提供疏水性的活性分子和粘合劑。一般來(lái)說(shuō)，研究人員認(rèn)為使用更耐用的成分會(huì)使涂層更耐用。但是Tuteja的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，事實(shí)并非如此。

    他們發(fā)現(xiàn)，比耐久性更重要的是稱為”部分混溶性“的物質(zhì)，即兩種物質(zhì)部分混合在一起的能力。他們團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，另一個(gè)關(guān)鍵變量是防水表面的穩(wěn)定性。

    大多數(shù)防水涂料通過(guò)其特殊的幾何形狀的表面（通常是微觀支柱）發(fā)揮效力。小水滴棲息在這些柱子的尖端，在下面形成氣袋，這使得小水滴不能在一個(gè)固定的位置停留，并使其輕松滾動(dòng)。但是這些表面往往易碎—輕微的磨損，甚至水本身的壓力都可以損壞它們。

    該團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)現(xiàn)，一個(gè)略微柔韌的表面可以逃避這個(gè)隱患—即使它看起來(lái)不怎么耐用，但它的柔韌性使其能夠從損傷中反彈回復(fù)。

    Tuteja估計(jì)，在2017年底前，這種涂料將被用在包括防水織物和噴涂涂層在內(nèi)的應(yīng)用中，消費(fèi)者能直接買(mǎi)到它們。

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責(zé)任編輯：王元

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