近日，中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所與華南理工大學(xué)研究人員應(yīng)用同步輻射X射線相襯成像技術(shù)對超疏水材料界面開展了研究，在天然和人工超疏水材料與水的界面上觀測到微米尺度的空氣層，并成功實(shí)現(xiàn)了“空氣墊”的直接成像，為揭示超疏水的機(jī)制提供了新的證據(jù)。該工作發(fā)表于自然出版社的《亞洲材料》雜志(NPG Asia Materials, 2016, 8, e306; doi:10.1038/am.2016.122)。
超疏水是指水在材料表面的接觸角超過150度，具有較低的表面能。荷葉即是一種典型的天然超疏水材料。研究表明，超疏水材料的表面具有微納尺度的粗糙結(jié)構(gòu)。根據(jù)這一有趣現(xiàn)象，研究者制備了眾多的人工超疏水材料，并應(yīng)用于織物、涂料、防污等領(lǐng)域。上海應(yīng)物所樊春海課題組與華南理工大學(xué)曹鏞、王堅課題組圍繞碳管基超疏水材料的界面成像這一科學(xué)問題開展了長期的合作，此前曾發(fā)展了基于熒光顯微鏡技術(shù)的成像技術(shù)，并獲得超疏水材料—水界面存在空氣層的實(shí)驗(yàn)證據(jù)（Nano Lett. 2008, 8, 4454; Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 9154）。然而，由于常規(guī)技術(shù)很難用于空氣的成像，如何獲得該界面上空氣墊的高分辨三維成像是一個挑戰(zhàn)性問題；谕捷椛涞腦射線相襯成像技術(shù)則為解決這一問題提供了新的可能。X射線相襯成像適合于弱吸收物質(zhì)成像，成像分辨率可達(dá)到亞微米量級。在上海光源肖體喬研究員的協(xié)作下，該合作團(tuán)隊?wèi)?yīng)用這一先進(jìn)成像技術(shù)獲得了隱藏于水—材料之間空氣層的高分辨三維重構(gòu)圖像，并分別對天然荷葉和人工的碳納米管/Nafion超疏水界面進(jìn)行了成像研究。這些工作為超疏水界面存在固液氣三相界面的機(jī)制提供了直接證據(jù)，同時也為設(shè)計高性能的超疏水材料提供了新的思路。
