初原載于 工大材料匯????2019-12-19未經(jīng)允許禁止轉(zhuǎn)載

相信很多“視鞋如命”之人都有一個(gè)煩惱，那就是生怕自己的愛鞋被濺上什么湯水或者被踩臟。今天給大家安利一款終極防水涂料，能使你心愛的衣服和球鞋做到出淤泥而不染。

這款神奇的終極防水涂料名叫Ultra Ever Dry，是美國(guó)Ultra Tech公司生產(chǎn)制作的。

下面就來看看他到底有多強(qiáng)大：

防水

紙吸水，將Ultra Ever Dry涂抹在一張紙上，然后倒上藍(lán)墨水，我們可以看到藍(lán)墨水會(huì)在紙上不停地翻滾形成水珠，而白紙一點(diǎn)也沒有受影響，白紙上沒有任何的墨水污漬

將紙巾完全浸入水中，也不會(huì)濕透半點(diǎn)。

防泥

將Ultra Ever Dry涂在愛鞋的表面上，去泥地里面愉快的玩耍也沒有一點(diǎn)問題

防油

別看它這么厲害，其實(shí)Ultra Ever Dry只是一層納米涂料，其如此強(qiáng)大的“屏蔽”能力是源于材料人對(duì)荷葉自潔能力的思考，并稱之為荷葉效應(yīng)。

荷葉效應(yīng)

荷葉表面上存在著非常復(fù)雜的多重納米和微米級(jí)的結(jié)構(gòu)。在超高顯微鏡下可以清晰看到，在荷葉葉面上布滿著一個(gè)個(gè)隆起的“小山丘興隆它上面長(zhǎng)滿絨毛。

因此，在“山丘”間的凹陷部份充滿著空氣，這樣就在緊貼葉面上形成一層只有納米級(jí)厚的空氣層。這使得在尺寸上遠(yuǎn)大于這種結(jié)構(gòu)的灰塵、雨水等降落在葉面上后，隔著一層極薄的空氣，只能同葉面上“山丘”的凸頂形成幾個(gè)點(diǎn)接觸。雨點(diǎn)在自身的表面張力作用下形成球狀，水球在滾動(dòng)中吸附灰塵，并滾落荷葉面，這就是“荷葉效應(yīng)”能自潔葉面的奧妙所在。

荷葉效應(yīng)的涂膜，必須注意要同時(shí)具備三方面的特性:??

⑴具有低表面能的疏水性表面；?

⑵合適的表面粗糙度；?

⑶低滾動(dòng)角。? ? ??

通過2種方法可實(shí)現(xiàn)荷葉效應(yīng)：一種是加入超強(qiáng)疏水劑，如氟硅類表面活性劑，使涂膜表面具有超低表面能，灰塵不易黏附；另外一種是模擬荷葉表面的凹凸微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涂膜表面，降低污染物與涂膜的接觸面積，使污染物不能黏附在涂膜表面，而只能松散地堆積在表面的凹凸處，從而容易被雨水沖刷干凈。

如果從水的角度來分析超疏水疏油原理，紙巾之所以會(huì)被浸濕，是因?yàn)樗患埥聿牧媳砻嫠?。?dāng)材料分子與水分子之間的相互作用的內(nèi)聚力大于水分子之間的內(nèi)聚力時(shí)，水分子能很快在材料表面鋪散開來。此時(shí)，在材料、水和空氣的交點(diǎn)處，沿水滴表面的切線與材料表面所成的夾角(稱潤(rùn)濕角)θ≤90°，材料呈現(xiàn)親水性。若θ>90°，材料呈現(xiàn)疏水性。

荷葉效應(yīng)的應(yīng)用

納米涂料不僅僅用來擋擋泥水和油水，它在其他領(lǐng)域也發(fā)揮了極大的創(chuàng)新作用。

（1）提高電池效率及散熱率。超疏水材料用于電池系統(tǒng)的電極隔膜，可將電解液和活性電極材料分隔開，防止副反應(yīng)發(fā)生。超疏水涂層可以利用其疏水性提高散熱效率，促進(jìn)液體蒸氣在設(shè)備表面加速冷凝，散熱效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于薄膜冷卻法。同時(shí)，冷凝液形成的過程帶走熱量，形成的液體又用于新的散熱循環(huán)。??

（2）新型水上機(jī)器人。水黽具有獨(dú)特的漂浮機(jī)制和高效的劃水方式，在水面環(huán)境中能夠低耗、低噪、高效、靈活地漂浮、劃行和跳躍。水黽腿表面的微觀多級(jí)結(jié)構(gòu)具有超疏水性，可以支撐水黽在水面自由活動(dòng)。近年來，越來越多的學(xué)者開始研究水黽獨(dú)特的漂浮機(jī)制和高效的劃水方式。

（3）定向集水。合理利用材料的超疏水性以及超親水性，在指定區(qū)域賦予材料不同的潤(rùn)濕特性，可以用于在沙漠等干旱環(huán)境下作戰(zhàn)時(shí)的飲用水收集，解決人員生存等問題。2016年6月，美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制出可實(shí)現(xiàn)水分逆向流動(dòng)的碳納米棒材料。這種材料可在低濕度空氣環(huán)境中，將水蒸氣轉(zhuǎn)變成液態(tài)水并吸附在表面；在高濕度空氣環(huán)境中，材料具有疏水性，且濕度越高，材料表面水滴蒸發(fā)越快。這種材料可以用在沙漠中取水；如果用在服裝中，可以在高濕度環(huán)境中保持干燥舒爽。??

（4）油水分離。在被油污染的水域獲取水源，需要使用快速、高效的油水分離裝置。近年來，材料表面的潤(rùn)濕性成為解決這個(gè)困難的關(guān)鍵，一旦材料展現(xiàn)出對(duì)油和水不同的潤(rùn)濕性，如超疏水-超親油性、超親水-超疏油性，則這種材料可用于實(shí)現(xiàn)油水分離。此外，油水分離器還可用于解決海洋石油泄漏等環(huán)境問題。

但是

俗話說得好：“金無赤金，人無完人”。Ultra Ever Dry雖好，但有兩個(gè)缺點(diǎn)：

一是太貴了，普通防水卷材每平米不到30元，而它每平米300元起，價(jià)格高出了九倍！

二來就是有毒，使用過程中需要嚴(yán)格的防護(hù)措施。

本期問題：

?1：什么是荷葉效應(yīng)

答案：荷葉表面上存在著非常復(fù)雜的多重納米和微米級(jí)的結(jié)構(gòu)，雨水等降落在葉面上后，隔著一層極薄的空氣，只能同葉面上“山丘”的凸頂形成幾個(gè)點(diǎn)接觸。雨點(diǎn)在自身的表面張力作用下形成球狀，水球在滾動(dòng)中吸附灰塵，并滾落荷葉面。

2：如果將來研發(fā)了無毒無害的納米防水涂料，你會(huì)拿它去干什么有趣的事情呢？小編先來，我會(huì)用涂料將水珠封鎖在一層薄塑料中，制成“乒乓水球”，拿去玩耍。

精選留言1：

我會(huì)將涂料涂在自行車上，這樣既不用擔(dān)心車被淋濕，而且清潔也很容易

---------Вперед, товарищи

精選留言2：

將涂料涂在衣物表面，可以在水中達(dá)到減阻的效果，提高行進(jìn)速度并減少能耗。? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?---------凳子

參考文獻(xiàn)：

1、納米防水網(wǎng)--國(guó)外超疏水材料技術(shù)發(fā)展及軍事應(yīng)用前景

2、知網(wǎng)--具有納米微觀特征的防水涂料及其制備方法

3、希森美克--淺談希森美克疏水疏油及超親水納米涂層自潔原理！

本文作者：張驁

時(shí)任審閱：于世龍? 劉孟茜

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