神奇的超疏水材料

说起荷花，人们总是不吝赞美之词，“出淤泥而不染，濯清涟而不妖”，无论外界环境如何，荷叶总是能够保持干净整洁，因此自古以来荷花就是纯洁高贵的象征。除了荷叶，许多生物也具备这一神奇属性：蝉翼虽薄，却不会被雨水浸湿；水面上的水黾，轻轻一蹬就能在水面划出一道道波痕；小麦叶片、蝴蝶翅膀、鲨鱼鳞片、鸭子羽毛同样有类似特性。

这些大自然的神奇现象，困扰了人们很多年，直到20世纪60年代中期，随着电子显微技术的发展，人们才逐渐揭开了其中的奥秘。科学家将荷叶在电子显微镜下观察，可看到表面有着许多的微米乳突结构及蜡物质，正是这种表面属性造就了荷叶的自清洁现象，通过对这些特性的研究，不仅加深了人们对自然界生物特殊行为的认识，也激发了对超越自然的新功能的创新，科学家们从中得到启发，发明了一种特殊的材料—超疏水材料。

怎么理解超疏水材料呢？当水滴静置在固体壁面上时，在气、液、固三相交点处，气液界面的切线与固体表面形成的角度称为接触角，接触角的范围在 0° 和 180° 之间，接触角越大表面疏水性能越好，当接触角的值大于 90° 时，则定义为疏水，超疏水是指接触角大于 150° 的润湿状态。超疏水特性有两个决定因素：表面化学组成和表面微观形貌，制备方法都遵循着两条规律：一是使用低表面能材料来构筑微米／纳米级的分层结构，二是在具有微米／纳米级的分层结构上降低表面能。随着超疏水现象的发现越来越多，相应的理论基础越来越完善，超疏水材料的制备方法也越来越先进。比如溶胶－凝胶法、电化学法等化学方法以及模板法、激光和等离子蚀刻法、喷涂法等物理方法。

超疏水材料的应用贯通古今，包罗万象，呈现出蓬勃的生命力。在古代，人们就有利用超疏水材料的意识，将棉布沾满桐油涂刷在伞的两面制成美观防水的油纸伞，在现代社会中，从航空航天领域，到日常生活，都能看到超疏水材料的身影：在飞行器表面使用超疏水涂层能够有效促进液滴在机翼表面的滚动和掉落，削弱冰和固体的附着力，从而抑制结冰行为；在日常生活中，使用超疏水材料做成的纺织品，即使酱油滴在衣服上也会丝滑溜走，不留污渍，下雨也不会淋湿，被人们戏称为不用洗的衣服；在建筑墙体的防护上，运用超疏水材料的墙面更为干净；使用了超疏水涂层的酸奶盖，可以避免“舔盖”的尴尬；在军事装备方面，超疏水材料为武器带来了更多的优良性能，以面对更为严苛的外部环境．．．．

超疏水材料“滴水不沾”的特性，使其在自清洁、减阻、抗菌、防结冰、油水分离等许多领域都有很大的应用，与此同时，我们也要关注超疏水材料还面临着许多难题，超疏水材料的耐久性、机械稳定性较差，使其不能大面积投入使用；超疏水表面受到外界的破坏后，其自愈性较差使得表面迅速丧失超疏水性，表面更新成本变高；超疏水表面制备原材料昂贵也是限制其大规模使用的原因之一。通过选料更低廉、无害，加工更方便来推进超疏水表面的商业化发展，更加侧重低成本，工艺易于实现的环境友好型超疏水材料的制备。相信在不久的将来，以绿色，环保原料为主 导的超疏水材料将占据为市场的主导地位，其效能也将能够完全满足广大人民和社会的需求。（李冠东／文 互联网／图）