【球盟会】研究人员创造了有史以来最防水的表面

摘要

研究人员已在《自然化学》上发表了一种新的机制，使得水滴能够轻易从表面滑落。这一发现对固体与水之间的摩擦关系提出了新的认识，并为在分子层面上研究水滴滑动性提供了新的方向。这种新方法在许多领域都有潜在应用，如管道、光学、汽车和船舶工业。

球盟会官网报道

【新人豪礼】新会员专享注册送88元体验金，存100送100，再送免费游戏局

【存款返赠】使用虚拟币支付额外再赠2%，均可获赠58元红包优惠券！

最佳投注体验，超高游戏赔付，千场精彩赛事，下载体育APP，等你来战。

研究人员已在《自然化学》上发表了一种新的机制，使得水滴能够轻易从表面滑落。这一发现对固体与水之间的摩擦关系提出了新的认识，并为在分子层面上研究水滴滑动性提供了新的方向。这种新方法在许多领域都有潜在应用，如管道、光学、汽车和船舶工业。

我们的生活处处与水和固体表面的相互作用有关，如烹饪、交通、光学等多种应用。了解水滴的分子动力学可以帮助科学家和工程师寻找和优化各种家用和工业技术。

液态表面是新型的防水表面，与传统方法相比，它具有众多技术优势。这一主题最近由Aalto大学的Robin Ras教授在《自然化学评论》中详细介绍。这些表面具有高度活跃的分子层，它们与底材共价结合，赋予固体表面一种液态特性。Ras领导的研究团队在硅表面上制备了一种名为自组装单分子层（SAMs）的液态分子层。

观察自组装单分子膜的生长

“我们是第一个直接在纳米尺度上制造分子异质表面的团队。”主要研究者，博士生Sakari Lepikko说。

通过精确调控反应器内的条件，如温度和水含量，团队能够精细地控制单分子层覆盖硅表面的程度。

Ras表示：“结合椭圆偏振计，我们可以详细观察自组装单分子层的生长过程，这非常令人激动。”

“当SAM覆盖率较低或较高时，滑动性都比较强，这也是表面最为均匀的时候。在覆盖率低的情况下，硅是主要的组成部分；在覆盖率高的情况下，SAMs成为主导。”

Lepikko补充说：“令人意外的是，即使覆盖率很低，滑动性也非常好。”

在低覆盖率时，水在表面形成一层薄膜，过去认为这会增加摩擦。但研究发现，在低SAM覆盖率下，水可以在SAM分子间自由流动，轻松滑落。而高SAM覆盖率时，水滴停留在SAM上并同样轻易滑落。只有在这两种状态之间，水才会与SAM粘附并停留在表面。

该团队成功创造了世界上最为滑润的液态表面。

防雾、除冰、自清洁

这一发现在需要防水表面的领域都有广泛的应用前景。Lepikko表示，这些应用包括日常生活中的许多场景，以及各种工业解决方案。

“像管道的热传递、除冰、防雾都是可能的应用领域。此外，它还可以帮助微流体领域实现更流畅的微滴移动，以及创建自清洁表面。”

团队下一步计划优化他们的自组装单分子层结构并进一步改进这种涂层。Lepikko对此项研究为未来技术创新所带来的启示深感兴趣。

“SAM涂层的问题是它非常薄，容易因物理接触而分散。但通过对它们的研究，我们得到了宝贵的基础科学知识，这将助我们开发出更为耐用的实际应用。”

这项研究得到了OtaNano国家研究基础设施的支持，由应用物理系的软物质和润湿小组完成。Jyväskylä大学的研究人员也参与了这项研究。

今年，Ras在《自然化学评论》中深入探讨了全恶液态表面（LLS）及其在控制滑动、摩擦和粘附性方面的潜在应用。