自清洁材料何时能推广应用?

作者:陈子耕来源:蝌蚪五线谱发布时间:2016-07-13

莲叶不沾水以及“洁身自好”的品质,让我们自然而然地想到:如果能制造出一种“仿莲叶”的材料,既能疏水防油,又能防止纤尘、细菌,该有多好!

  “江南可采莲,莲叶何田田。”在“接天莲叶无穷碧”的初夏,看到荷塘中“小荷才露尖尖角”的景象,我们遥想未来:荷花盛开,莲叶相陪,这是多美的盛景!历代诗人赞赏荷花莫过于对莲叶的称颂,它生于淤泥,却不染纤尘,因而成了纯洁的象征。

  莲叶“出淤泥而不染”,不仅有疏水功能,还会驱除纤尘和细菌、有利于光合作用,这是亿万年来自然演化的结果。科学家为了弄清楚植物叶子疏水的奥秘,测试了上百种植物,结果,莲叶是当之无愧的佼佼者,堪称“疏水能手”。如今,我们已经知道莲叶表面有一层类似橡胶的蜡质,它是疏水性的碳氢化合物。用显微镜观察莲叶,其表面有微小的、数以百万计的“突起”,当水滴落到莲叶上的时候,总是被困在突起之间的空气上方,这样,莲叶对水的吸附力就远小于水的表面张力,使水滴维持在一个接近球形的状态,只要莲叶略微倾斜些,就会让水滴滑落,造成莲叶不沾水的自然现象。

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  莲叶不沾水以及“洁身自好”的品质,给我们什么样的启迪呢?人们自然而然地想到:如果能制造出一种“仿莲叶”的材料,既能疏水、防油,又能防止纤尘、污泥,这样的材料不是很有实用价值吗?

  科学家们也想要制造一种“自清洁”材料,而且做了许多研究。有科学家通过制作材料的表面突起着手,使得水和灰尘与材料的表面有类似莲叶的突起,水滴和灰尘就不能沾上;另外,也有科学家研制使用润滑剂又富含突起的多孔材料,有许多物质,如水、油、血液都能在其表面滑落。

  前些年,国外有科学家研制出一种有自清洁性能的金属板,由于板上包裹着一层纳米级喷雾和润滑剂,所以在表面出现裂痕时,可以利用润滑剂自行修补,而且它的适应能力很强,当温度高于250摄氏度或者水下7000米的环境下,都具有自清洁能力。

  人们还希望有一种防水防油污的衣料,于是,科学家研制出了防水防污的材料—-有机氟整理剂。用有机氟整理后的织物,具有拒油和拨水的特性,使得任何污染都难以渗透到衣物纤维,例如,肉汤、果汁、酱油、食油、酒类、墨水等的污染,只要用餐巾纸稍加擦拭即可除去,如果清理得当,还能使衣物表面不遗留任何痕迹。

  记得有位学者在看到莲叶疏水的现象后,想到如果有谁发明一种像莲叶那样不沾水的玻璃,用作汽车的挡风玻璃,雨刷就可以免了。这个想法很有创意,可惜,这种玻璃至今还没有上市应用,因此,最好的豪车在倾盆大雨的时候,没有雨刷也会“寸步难行”。

  究竟是什么原因造成自清洁材料难以推广应用?首先,某些原材料价格昂贵(如氟化硅油等有机氟化合物),如果处理不当还要造成环境威胁;其次,对于某些溶剂,如丙酮和苯等无法抵制,甚至在实验室也难以做到;再次,研究复合材料表面的新物质相,就要弄清楚它在微米、纳米,或者原子分子水平上的化学和物理结构,及其性能,目前还有许多难题需要攻克。所以,有科学家认为:制作自清洁材料仅仅是个目标,要实现这个目标还可能是遥远的事。

  如此看来,我们需要不沾水的挡风玻璃也好,要使自己的衣服能够“一尘不染”,不会沾上任何污泥油渍的奇迹也罢,目前是“可望而不可及”。

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