美國與中國科學家最近合成一種超拒水性(superhydrophobic)薄膜。這種利用具3D奈米結構的水凝膠(hydrogel)基質製造出來的材料不僅強韌、有彈性又透明，而且理論上可以批覆在任何表面上。未來可望做為防水塗層應用在自潔玻璃及抗汙表面，也可用來將油自水中分離出來。 超拒水性表面能有效排開水，此即眾所周知的蓮花效應(lotus effect)。最近由Guihua Yu及Yi Shi領導的德州大學奧斯丁分校及南京大學研究團隊利用聚苯胺(polyaniline, PAni)水凝膠為模版，製作出由3D二氧化矽奈米結構組成的超拒水性表面。這種複合式塗層是由直徑約100 nm的3D奈米纖維交互連接而成，在形態上很類似荷葉的表面(具微米級凸起，其上有奈米級髮狀蠟結晶)，當水滴落在表面時，奈米纖維能補捉空氣形成拒水表面。 研究人員先將氧化還原啟始劑、苯胺單體(aniline monomer)和植酸(Phytic Acid)溶液，與溶於異丙醇(isopropanol)的四乙氧基矽烷(Tetraethoxysilane, TEOS)混合，數分鐘內就能聚合形成聚苯胺水凝膠，並讓氧化矽層批覆在其奈米結構上。接著，研究人員藉由沉積十八烷基三氯硅烷(trichloro(octadecyl)silane)至模板上將氧化矽層改質，製造出拒水性表面。此過程既簡單，又能輕易擴大製作規模。 上述超拒水塗層承襲了水凝膠模板的3D奈米結構，即使被拉伸至極限(以100%應力拉伸超過5000次)仍不失拒水性，相形之下，大部份拒水表面只要承受超過30%的應力，拒水性就不保了。此外，該塗層理論上可以鍍在任何表面上，包括金屬、陶瓷、木頭、織品及塑膠，而且具98%的透光性，將來或許能做為螢幕的濾鏡；又由於它們能吸收自身40倍重的油，或許也能充當分離油水的海綿。 此跨國團對目前正在嘗試利用同樣的水凝膠基質但改變製程，來製作超拒油性(super-oleophobic)表面。詳見Nano Letters | DOI:10.1021/nl5019782。 |