哈工大赵学增、潘昀路团队在超疏油性与超亲水性共存的研究中取得突破

2018-09-03 12:34:29 作者：本网整理来源：高分子科学前沿分享至：

超疏油性与超亲水性一直以来被认为是两种不可共存的特殊表面润湿性。过去几年中，许多研究团队试图获得同时具有超疏油性与超亲水性的固体表面，但大部分团队得到的表面在具有超疏油性的同时，超疏水性却存在一定的滞后时间，即水与表面接触一段时间后才能完全润湿表面。正因如此，大家认为并不是超疏油性与超亲水性真的共存了，而是表面在接触到水后发生了结构上的重组或所谓的“Flip-Flop”，进而由超疏水性变成了超亲水性。这一理论虽然得到了大多数研究团队的认可，但只是停留在“猜想”阶段，始终没有任何直接实验证明。

哈尔滨工业大学的赵学增教授与潘昀路副教授所带领的课题组“微纳测量与表征实验室（MLM&C）”日前针对超疏油性与超亲水性共存的研究取得了突破。与经典的表面能理论不同，他们将表面能拆分为色散分量与非色散分量并分别考量，得到了超疏油性与超亲水性共存的理论基础，即具有极低的色散表面能分量与较高的非色散表面能分量的表面辅以适当的微纳多级结构可以实现超疏油性与超疏水性的共存。与以往研究最大的不同在于，他们不仅建立了理论模型，还设计了系统的实验对这一理论进行了实验验证。他们通过控制固体表面表面能的色散分量与非色散分量的比例，在保持固体表面能具有相同的极低色散分量的同时，非色散分量逐步增加。在这一过程中，表面始终保持超疏油性，而对于水的润湿性由超疏水先是转变为“过渡态”进而转变为超亲水。这里所谓的“过渡态”即水与表面接触一段时间后由超疏水转变为了超亲水，和以往许多研究中的现象一致。但通过分析实验数据可知，产生这一现象的原因只是非色散分量仍不够大，而并非是表面发生了重组或Filp-flop.

超疏油/超亲水表面的物理模型及验证试验数据

研究报告发表于《材料化学期刊A》（Journal of Materials Chemistry A），文章被编辑选为该期刊2018年的“热点论文”（2018 HOT paper collection）并被选为封面文章（内封）。潘昀路副教授是该成果的第一作者兼通讯作者，硕士研究生黄穗楚是共同一作，哈尔滨工业大学是唯一署名单位。