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aishan

版主 (文坛精英)

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[交流] 新型涂层材料几乎排斥所有液体 已有5人参与

美国物理学家组织网近日报道,哈佛大学应用科学家仿照猪笼草的疏水策略,开发出了一种极为光滑的涂层材料,几乎能排斥包括血液、油在内的任何液体,甚至在高压、冰冻等极端环境条件下,仍能保持排斥液体或固体的能力。这种仿生疏流技术在生物医学流体处理、燃料运输、防污、防冻等方面有着广泛应用,甚至有望带来一种能自动清洁的窗户和改良型光学设备。该研究发表在近期《自然》杂志上。

猪笼草是一种叶子像水杯的食虫植物,尤其在雨后,其叶子表面会变得几乎无摩擦,散发出甜味,吸引蚂蚁、蜘蛛、甚至小青蛙。猪笼草的疏水策略与其他植物完全不同,它能在顶部形成一件光滑的外衣,把液体本身变成了疏水面。受其启发,研究人员将一种润滑液注入具有纳米微结构的透气性材料中,制成了这种名为“SLIPS”的疏水表面,意为“灌注液体的光滑透气表面”。

“我们开发的新型涂层材料胜过天然和人工的同类产品,为固液间排斥问题提供了一种简单而多用途的解决方案。”论文首要作者、哈佛大学工程与应用科学院的乔安娜·艾森伯格解释说,目前的其他疏水面,如仿荷叶效应疏水,利用的是表面特殊纹理结构,使水滴聚集滑落,但荷叶效应对一些有机物或复杂液体无效,表面刮擦后或在极端条件下,液体反而会黏附或沉积在上面,而且这种疏水面难以制作,成本很高。

“SLIPS就像猪笼草那样,不仅能滑倒昆虫,还能排斥多种液体和固体,几乎毫无阻滞,极轻微的倾斜都会让液体或固体从它表面上滑下来。”艾森伯格说。他们用蚂蚁做了多次实验,发现蚂蚁会从上面滑落,或刚爬几步就赶紧退回地面。

论文首要作者、艾森伯格实验室博士后王德成(Tak-Sing Wong)说:“由于SLIPS非常光滑,即使用刀子刮坏一部分,也能立即自行修复,修复后仍保持疏流性能,这让它能作为一种自动愈合材料。如果制成光学透镜,也是一种理想的自动清洁设备。”

此外,它在高压(675个大气压,相当于海平面以下7000米)、潮湿、低温等极端条件下也能保持这种几乎无摩擦的特性。研究小组在一次暴风雪之后进行了实验,发现它在严寒中还能排斥冰。艾森伯格说:“SLIPS的稳定性和独特的自愈能力,让它几乎能胜任任何应用,如极地或深海探测,为严苛条件下的应用带来了广阔前景。”

“我们的仿生表面不仅能在各种环境下发挥作用,而且成本低、制造简单。”论文合著者、艾森伯格实验室博士生姜成勋(Sung Hoon Kang)说,“它还能改进升级,因为你可以选择任何种类的透气材料和多种润滑剂。”

目前,研究人员正在为这种仿猪笼草技术申请专利。他们预计,该技术将来可用于运输燃料和水的管道、医用导管(如导尿管和输血系统)、自动清洁窗、无菌无垢表面等,还可进一步开发出排斥冰的材料,以及不留指纹或乱画痕迹的抗粘表面等。(来源:科技日报 常丽君)
  
更多阅读
  
《自然》发表论文摘要(英文)
https://paper.sciencenet.cn//htmlpaper/2011927921312019592.shtm
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polymerled

铁杆木虫 (正式写手)

★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖
yingli09(金币+1): 2011-09-28 16:31:22
引用回帖:
1楼: Originally posted by aishan at 2011-09-27 10:13:38:
美国物理学家组织网近日报道,哈佛大学应用科学家仿照猪笼草的疏水策略,开发出了一种极为光滑的涂层材料,几乎能排斥包括血液、油在内的任何液体,甚至在高压、冰冻等极端环境条件下,仍能保持排斥液体或固体的能 ...

Thanks..
挺棒的发现
网络上可下载全文
https://aizenberglab.seas.harvard.edu/papers/SLIPS%20paper.pdf
4楼2011-09-28 12:33:48
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imrsfb

铁杆木虫 (著名写手)

★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖
wandaohzl(金币+1): 鼓励交流 2011-09-28 10:21:30
关于这一发现已有多个出处报道,请看:
https://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=3637817&fpage=1
https://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=3626212&fpage=1
不过看看这些报道,还是对我们外行理解这个有用的
2楼2011-09-27 17:05:36
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nimitz7

金虫 (正式写手)

★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖
yingli09: 2011-09-28 16:31:11
yingli09(金币+1): 2011-09-28 16:31:15
关键是用了3M或者dupont的油状氟化物,用液体的流动说成自愈合太能扯了。基体材料和润滑油的作用力大小貌似没讲?
3楼2011-09-28 10:00:11
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