科学家为超疏水表面披上“铠甲”即使刀片磨损也不怕

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视频介绍

超疏水表面在自然界中广泛存在，如荷叶表面，某些多肉植物表面，水黾的足表面，苍蝇的复眼表面等。而以此为灵感的仿生超疏水表面具有独特的固—液界面性质，在表面自清洁、生物防污、防水抗结冰等领域展现出巨大的应用潜力。长期以来，人们认为表面的机械稳定性和超疏水性是相互排斥的两个特性，正所谓“鱼和熊掌不可兼得”。因此，如何保证在有良好超疏水性能的同时，又能实现较强的机械稳定性，是当前超疏水材料面对实际应用亟待解决的关键难题。然而，科学家却首次通过去耦合机制将超疏水性和机械稳定性拆分至两种不同的结构尺度，并提出微结构“铠甲”保护超疏水纳米材料免遭摩擦磨损的概念。研究人员利用光刻等微细加工技术，将铠甲结构制备于硅片、陶瓷、金属、玻璃等基材表面，与超疏水纳米材料复合，构建出具有优良机械稳定性的铠甲化超疏水表面。在实验中，该表面应用于太阳能电池盖板，实现了表面依靠冷凝液滴清除尘埃颗粒的自清洁方式，可以为少雨地区提供自清洁太阳能电池的解决方案。这种基于玻璃装甲化表面的自清洁技术具有广泛的应用前景，比如可利用雨或雾滴消除粉尘、鸟类粪便等污染，长期维持太阳能电池高效的能量转换，并节省传统清洁过程中必需的水资源和劳动力成本。好了，本期节目就到这里，我们下期再见。