登上Nature封面的中国超疏水材料研究成果，到底有多厉害？

　　Nature的威名就算不是科研圈的人也一定非常不陌生，作为世界顶级科学期刊Nature、Science、Cell三巨头之一，在这份创刊于1869年的英国科学周刊上发文是无数科研工作者可望而不可及的最高荣誉，大概就和普通家族的孩子想考清华差不多。

　　而6月3日我国电子科技大学邓旭教授团队的一篇文章不仅发表Nature成功还登上了封面，在此之前全中国仅有13篇文章获此殊荣，其难度之高可想而知。

　　那么这次的成果到底是什么水平呢？让我来为大家解读解读吧。

　　滴水不沾的神话

　　这些年流行过的各种所谓“高科技”视频中，疏水材料算是相当令人印象深刻的了，将一大瓶可乐、酱油甚至是番茄酱倒在衣服鞋子上都能不沾一滴。

　　如果能穿上这样的衣服实用不实用且不说也太炫酷了吧，要知道装X是人类进步第一生产力；东汉桓帝时大将梁翼从蜀地得到一件石棉衣，他赶紧开了个宴会所把熟人都给叫过来，然后故意将食物洒在衣服上，再“以火洗衣”把众人惊得下巴都要掉了。如果超疏水材料能应用在日常用品上，装X给朋友看是肯定少不了的。

　　但为什么网上视频流传了这么多年，我们还是买不到具有超疏水功能的东西呢？因为这东西根本就不能投入实用呀！为此我们需要知道疏水的原理。

　　疏水听起来很神奇其实只是听懂得话并没有多深奥，我们知道太空中的水会自动聚成水滴、一杯水可以做到满而不溢。这些都是因为表面张力，而表面张力的本质就是水分子间的吸引力。

　　当水与木头接触后，内部的吸引力让分子有保持圆形的趋势，而有机分子对水分子同样有吸引力，这就让水与桌面接触的一部分沾在了一起，也就是物理中的概念“浸润”。所以水滴会变成一个半球形。

　　那么有机分子对水的吸引力与水分子内部的吸引力谁更大？当然是前者，很显然如果是内部的力量更大的话水滴就会保持球形了。有些材料对水分子的吸引力就比其内部要弱，比如光滑干净的玻璃，水珠会在表面上游走而不附着，也就是所谓的疏水性，即“A液体与B材料不浸润”。

　　当然这只是从材料的角度来说的，事实上要达到上述的条件并不一定要从材料的方向下手，比如荷叶也具有疏水能力，但它的文案是在表面长很多很多极细的毛，这样空气就会堵在水滴与叶片之间，气体分子对水的吸引力很弱，所以我们就看到了露珠在荷叶上滚来滚去，生物界的疏水技能几乎都来自细小的毛发，比如“轻功水上漂”的水黾和“永不沉没”的火蚁团。

　　这也让材料学界对超疏水文案的寻找有了两个不同的方向，一个是寻找本身对液体特别是水分子吸引力特别小的材料，这其中最伟大的发现就是特氟龙，也就是不粘锅中所使用的材料，虽然它的各项特性堪称完美，获得了塑料王的称号，但也因为稳定所以加工不易，想要附着在日用品表面实在是太难了。

　　另一种方案则是不特意寻找材料而将注意力集中在结构上，也就是很多年前也火过的“纳米材料”概念，让本身并不疏水的材料形成纳米级的凹凸结构，这个方向上也获得过不少研究成果。

　　又好又耐用的突破

　　但这两种方案都无法投入使用，材料特性类的都非常不耐磨，只是日常使用级别摩擦也会导致很快脱落。纳米材料就更水了，只是抚摸的程度就会快速破坏表面结构失去功能。

　　这次邓旭教授研究成果就是成功给纳米疏水材料赋予了耐用性，即使是被砂纸与钢刀片摩擦后依然可以保持较高的疏水性。

　　具体的实现原理是怎样的呢？其实就是对结构进行设计，先雕出更大更粗糙的“田埂”，这样的结构会非常结实，再在内凹陷的面中雕出纳米级的凹凸。这样在面对外力磨损的时候就由“田埂”来抗，在面对液体的时候就由纳米表面来抗。

　　这么看来这一技术应用在坚硬的材料表面是十分合适的，比如玻璃、陶瓷、金属。还不能应用在衣服或汽车喷漆上。

　　即便是这样在未来的应用前景依然十分广阔，比如对电子产品内部元件或电路板表面处理后，就会变成低成本的防水电脑，什么咖啡可乐任你泼都没事；车窗、门窗甚至是太阳能电池板用上这种材料后就几年都不需要清洁也能保持干净，想想是不是还有点小激动？

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