日本物質材料研究機構(NIMS)開發出了一種新型超級防水材料,其靈感來源於六斑刺魨表皮。這種防水材料大大改善了以往材料存在的不耐磨和易變形的重大缺點,有望應用於要求耐久性的結構材料等。
材料表面能彈開水滴的超強防水性可解決因附着水滴而引起的污漬、結冰、腐蝕和細菌繁殖等問題,因此備受關注。要想具備超強防水性,需要形成奈米-微米級的微細凹凸結構,但這樣存在遇到摩擦、捻壓或刮蹭等外力時容易受損,從而使防水功能遭到破壞的問題。
此次,NIMS從六斑刺魨的表皮得到啓發而開發的超級防水材料,改善了普通防水材料的致命缺點——耐久性。六斑刺魨的表皮由四面體形的堅硬魚鱗和柔軟的皮膚這兩種力學特性相反的材料構成。研究人員類比這種複合結構,將四面體形無機奈米材料高密度填充到柔軟的聚矽氧中,成功開發出了即使施加外力,凹凸結構也始終露在表面的超級防水材料。
此次開發的耐久性優異的超級防水材料僅充分混合無機奈米材料和通用的樹脂就實施了防水功能,因此可應用以往的樹脂模製技術和塗裝技術。今後計劃繼續操作推進開發,目標是將該成果應用於因存在「耐久性」的瓶頸而妨礙超級防水功能實用化的領域,比如用來降低流體阻力的船底漆等。
相關研究論文已於2019年8月20日發表在《美國化學學會應用材料與界面》(ACS Applied Materials & Interfaces)期刊的網路版上。
論文題目:
Durable and Flexible Superhydrophobic Materials: Abrasion/Scratching/Slicing/Droplet impacting/Bending/Twisting-Tolerant Composite with Porcupinefish-like Structure
作者:山内祥弘 (NIMS青年國際研究中心)/天神林瑞樹、佐光貞樹、内藤昌信 (NIMS資料驅動聚合物小組)
期刊:《美國化學學會應用材料與界面》
發表時間:2019年8月20日
DOI:10.1021/acsami.9b09524
文:JST客觀日本編輯部翻譯整理