新型化学涂料优化耐用防水技术

2017-04-11 09:00:38 作者：本网整理来源：网络分享至：

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Michigan大学研发出一种可自我修复、防水的喷涂式涂层，这种涂层的耐用度是同类产品的几百倍。

目前防水处理都很脆弱，汽车、布料、屋顶以及许多其它表面可以通过这种新涂层防水。这种涂层还可以降低船体受到的阻力，这个进步能够降低运输着90%世界货物的大型船只的燃料消耗。

研发者说，过去数十年，对耐用型涂层的研究都未能成功，而这种新混合物打破了这一局面。虽然现在防水表面是可制得的，但应用在比如布料或者船体上，它们通常不够结实。而这个新涂层的发现改变了此现状。

“在过去的20至30年间，已经有数千种超疏水性表面问世，但是没有人能够弄明白，怎么样系统地设计好一个耐用型的超疏水表面”来自UM材料科学与工程专业的副教授，Anish Tuteja说道。“我认为这是我们在这项研究中真正取得的成就，这项发现将为更多的研究者打开一扇大门，来创造更便宜、甚至更好的超疏水性涂层。”

这种涂料由一种名为“含氟聚氨酯弹性体 ”的材料，和一种名为“F-POSS”的专门防水的分子的混合物制成。它可以很容易地被喷涂到几乎任何表面上，并且具有轻微的橡胶质感，这会使它比其之前产品更具弹性。

如果涂层损坏，它可以自愈数百次。研究员在最近发表于《ACS应用材料与接口》的一篇文章中写道：即使在磨损、划伤、烧伤、等离子清洗、挤压、超声处理和化学侵蚀之后，它也可以反弹回复。

除了物理自愈，涂层还可以化学自愈。如果从表面刮掉防水的F-POSS分子，新分子将自发迁移到那里替代它们。该涂料可以通过这种原理自愈数百次。它的愈合能力只受其厚度的限制。

除了文中详细介绍的这种涂料，该项目还研发了研究人员可以用来优化未来涂料的配方，以满足特定应用中对成本、耐久性等因素的要求。

文章第一作者，UM的博士生Kevin Golovin解释道，该团队的研究过程与该领域以往的研究截然不同。

“大多数材料科学研究人员致力于确定一种耐用性和防水性尽可能好的化学体系。”他说，“和他们不同，我们通过测量和制定使防水涂料经久耐用的基本化学性质来解决问题，其中一些结果使我们感到惊讶。

例如，大多数疏水涂层由两个主要成分制成：提供疏水性的活性分子和粘合剂。一般来说，研究人员认为使用更耐用的成分会使涂层更耐用。但是Tuteja的团队发现，事实并非如此。

他们发现，比耐久性更重要的是称为”部分混溶性“的物质，即两种物质部分混合在一起的能力。他们团队发现，另一个关键变量是防水表面的稳定性。

大多数防水涂料通过其特殊的几何形状的表面（通常是微观支柱）发挥效力。小水滴栖息在这些柱子的尖端，在下面形成气袋，这使得小水滴不能在一个固定的位置停留，并使其轻松滚动。但是这些表面往往易碎—轻微的磨损，甚至水本身的压力都可以损坏它们。

该团队的研究发现，一个略微柔韧的表面可以逃避这个隐患—即使它看起来不怎么耐用，但它的柔韧性使其能够从损伤中反弹回复。

Tuteja估计，在2017年底前，这种涂料将被用在包括防水织物和喷涂涂层在内的应用中，消费者能直接买到它们。

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