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中科院物理研究所等研發(fā)長壽命疏水材料

中國科學(xué)院物理研究所與北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室合作，利用二氧化鈦納米顆粒和聚二甲基硅氧烷（PDMS）設(shè)計(jì)了一種新型層狀材料。該材料能在紫外光處理后迅速發(fā)生由超親水到超疏水的性能轉(zhuǎn)變，且該結(jié)構(gòu)能長時間保持極佳的超疏水性能。經(jīng)長達(dá)400 d的室外測試，浸潤角仍然保持在150°左右，超出目前文獻(xiàn)中所報(bào)道的極限。

該新型層狀材料超長的壽命來自于一種新的超疏水機(jī)制。雖然PDMS是一種相對穩(wěn)定的聚合物，但通過實(shí)驗(yàn)證明，紫外光的照射仍可使其產(chǎn)生分解，生成相對分子質(zhì)量較小的物質(zhì)。這些物質(zhì)通過擴(kuò)散穿透二氧化鈦納米顆粒薄層（厚度為1μm～2μm、顆粒直徑在100 nm以下），并吸附在顆粒表面形成分子包覆層，降低表面張力，從而實(shí)現(xiàn)超疏水。該體系的獨(dú)特之處在于：PDMS的分解呈現(xiàn)出穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，達(dá)到超疏水狀態(tài)時分解停止，但當(dāng)包覆層被破壞時，PDMS通過分解-擴(kuò)散又重新把疏水小分子供應(yīng)到表面，使材料恢復(fù)超疏水狀態(tài)。由于二氧化鈦納米顆粒的存在，除了超疏水性，該體系同時還具有光催化、透明性等多種功能和特性，方便形成超疏水/超親水圖案，以實(shí)現(xiàn)水分的收集。

（摘自石油化工2016年第7期）