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受刺鲀启发,日本开发出耐久性优异的超级防水材料

2019年09月24日 化学材料

日本物质材料研究机构(NIMS)开发出了一种新型超级防水材料,其灵感来源于六斑刺鲀表皮。这种防水材料大大改善了以往材料存在的不耐磨和易变形的重大缺点,有望应用于要求耐久性的结构材料等。

受刺鲀启发,日本开发出耐久性优异的超级防水材料

材料表面能弹开水滴的超强防水性可解决因附着水滴而引起的污渍、结冰、腐蚀和细菌繁殖等问题,因此备受关注。要想具备超强防水性,需要形成纳米-微米级的微细凹凸结构,但这样存在遇到摩擦、捻压或刮蹭等外力时容易受损,从而使防水功能遭到破坏的问题。

此次,NIMS从六斑刺鲀的表皮得到启发而开发的超级防水材料,改善了普通防水材料的致命缺点——耐久性。六斑刺鲀的表皮由四面体形的坚硬鱼鳞和柔软的皮肤这两种力学特性相反的材料构成。研究人员模拟这种复合结构,将四面体形无机纳米材料高密度填充到柔软的硅树脂中,成功开发出了即使施加外力,凹凸结构也始终露在表面的超级防水材料。

此次开发的耐久性优异的超级防水材料仅充分混合无机纳米材料和通用树脂就实现了防水功能,因此可应用以往的树脂成型技术和涂装技术。今后计划继续推进开发,目标是将该成果应用于因存在“耐久性”的瓶颈而妨碍超级防水功能实用化的领域,比如用来降低流体阻力的船底涂料等。

相关研究论文已于2019年8月20日发表在《美国化学学会应用材料与界面》(ACS Applied Materials & Interfaces)期刊的网络版上。

论文题目:
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青年国际研究中心)/天神林瑞树、佐光贞树、内藤昌信 (NIMS数据驱动高分子小组)
期刊:《美国化学学会应用材料与界面》
发表时间:2019年8月20日
DOI:10.1021/acsami.9b09524

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文:JST客观日本编辑部翻译整理