2012-12-10 來(lái)源:中國(guó)聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞：中科院 化學(xué)所 可控表面
在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和中國(guó)科學(xué)院的支持下，化學(xué)所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員受在水環(huán)境中不沾油的貝殼啟發(fā)，仿生制備了一種新型的在水下對(duì)油超低粘附的高能無(wú)機(jī)表面，相關(guān)研究發(fā)表在近期的《先進(jìn)材料》（Adv. Mater. 2012, 24, 3401-3405）上并被WILEY-VCH選為表面與界面領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題進(jìn)行報(bào)道。
向自然學(xué)習(xí)，利用仿生原理設(shè)計(jì)和制備粘附可控的表面材料，是表/界面領(lǐng)域及功能界面材料領(lǐng)域的前沿性課題。研究人員發(fā)現(xiàn)，短文蛤殼內(nèi)表面的外套膜覆蓋區(qū)域在水下對(duì)油具有超低粘附的特性，而未被外套膜覆蓋的貝殼邊緣區(qū)域在水下對(duì)油粘附性較強(qiáng)。經(jīng)過(guò)表面形貌與成分表征，研究人員分析：外套膜覆蓋區(qū)域的水下超低粘油特性主要源于貝殼的高能無(wú)機(jī)組分碳酸鈣及該區(qū)域的表面微納復(fù)合結(jié)構(gòu)。碳酸鈣的親水性能將水束縛在微納復(fù)合結(jié)構(gòu)中，極大降低了油/固接觸面積，從而降低了油粘附力。與之相比，貝殼邊緣區(qū)域結(jié)構(gòu)較光滑，油/固接觸面積增大，因此油粘附力增大。受此啟發(fā)，通過(guò)用簡(jiǎn)單的氨水腐蝕法，研究人員在銅片基底上制備了在水下對(duì)油超低粘附的高能無(wú)機(jī)氧化銅表面。這是高能氧化銅成分與微納復(fù)合結(jié)構(gòu)協(xié)同作用的結(jié)果。通過(guò)改變腐蝕時(shí)間，可以控制氧化銅表面微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的粗糙度，從而調(diào)節(jié)油滴在該表面的粘附力大小。隨著粗糙度增加，油滴在氧化銅表面的粘附力逐漸從高粘至低粘，最后無(wú)粘附。這一功能表面也可以拓展到其它的無(wú)機(jī)材料體系，為水下不粘油工程金屬表面的設(shè)計(jì)與制備提供了思路，在水相設(shè)備抗油污、原油泄漏清理等方面具有潛在應(yīng)用前景。