【材制 | 视角】防水织物

2023-05-27 22:48 作者:青春材制 0人读过 | 我要投稿

初原载于爱学习的青春材制

2023-05-26

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01 制作基础

　　荷叶“出淤泥而不染”，露珠在上面也呆不住。荷叶为什么能不沾泥土和水？分析荷叶的表细微结构，发现其表面有许多乳状突起，这些肉眼看不见的小颗粒，正是“荷花自洁效应”的成因，可以让荷叶不沾染脏东西。于是，模仿了荷叶的表面结构，研制出人工仿生荷叶。仿生荷叶实际上是一种人造高分子薄膜。

02 结构基础

　　以天然荷叶为主体制备仿生荷叶微结构薄膜，通过PDMS的模板发和纳米压印法大致的复刻荷叶表面的微乳突结构。这样得到的薄膜主要成分是PDMS（聚二甲基硅氧烷），一种高分子化合物。在制备NOA81仿生荷叶微结构薄膜的基础上，结合水热法在微乳突表面生长氧化锌（ZnO)纳米线结构。

　　用热塑法制备的话，成分有PS（聚苯乙烯）的二甲苯浓溶液。

03 原理

　　大量空气储存在这些微小的凹凸之间，使得水珠只与荷叶表面乳突上面的蜡质晶体毛茸相接触，显著减小了水珠与固体表面的接触面积，扩大了水珠与空气的界面，因此液滴不会自动扩展，而保持其球体状。

表面的微纳米结构

　　滚动角是两接触角的插值，滚动角越小，越有利于水珠在其表面的滚动。

04 使用

　　纺织品防水也是超疏水在日常生活中的主要应用，有超疏水涂层的纺织品可以用于防水服中，避免其免受水滴的润湿。在过去的基础研究和工业应用中，具有特殊润湿性的多功能织物也引起人们的广泛兴趣，人工防水织物除了具有超疏水性，还具有油水分离、自清洁、抗菌、自修复等综合性能。

　　此外，根据仿生织物的制造思路，通过纳米微结构薄膜，使其应用在不同地方也会有不同的效果，例如自清洁涂料。

　　自清洁表面是指表面的污染物或灰尘在重力、雨水、风力或太阳能等自然外力的作用下能够自动脱落或被降解的一种功能性表面。在过去的十几年中，己经开发出各种各样的自清洁涂料，在工业、农业中具有很大的应用前景，特别是户外玻璃和外墙。超疏水表面的自清洁，类似于荷叶的自清洁现象，它们可以在液滴滚走时带走基材表面的灰尘、颗粒等物质。