美国科学家发明新型涂层，让咖啡、牛奶、汤水从此滴“液”不沾

该涂层在经受近一百万次热水冲击后，才出现磨损迹象。

美国研究人员开发出一种多层隔热超疏水（MISH）涂层，它能有效排斥近沸点的热水、热牛奶、咖啡乃至豌豆浓汤，从而帮助那些永不沾湿的表面即使在高温下也能保持功效。

莱斯大学的科学家们没有仅仅关注材料的化学性质和纹理结构，而是通过研究其热流特性，找到了一种快速改善超疏水表面性能的方法。

超疏水表面具有极强的拒水性，它们模仿荷叶的特性，只需轻微倾斜，就能让水滴滚落。然而，热水一直是它们的主要弱点。

当温度达到104华氏度（40摄氏度）时，许多此类涂层会突然失去其拒水能力。热水滴不再滚落，反而会粘附并渗入表面纹理，留下湿痕。

攻克耐热难题

为解决这一问题，研究团队设计出了一种即使在液滴温度接近194华氏度（90摄氏度）时也能拒水的涂层。MISH设计采用双层系统：包括一个隔热底层（喷涂聚氨酯泡沫）和一个具有微纹理结构的超疏水表层（市售喷涂涂层）。

隔热底层减缓了热量从液滴传递到表面的过程，阻止了通常会破坏负责拒水性的微小气穴的快速蒸发-凝结循环。

该研究的通讯作者、莱斯大学机械工程助理教授丹尼尔·J·普雷斯顿博士解释说："隔热层减少了界面处热液滴的冷却，进而抑制了通常会导致冷凝水淹没表面纹理的蒸发和再凝结循环。"

普雷斯顿补充道："表面纹理中的冷凝物越少，意味着形成的液桥就越少，这就能保持拒水性的完整。"没有这些冷凝物形成的"桥"，即使是近沸点的液滴也能继续从表面滑落。

他进一步说明，以往实现这一目标难度很大，成本可能比他们的方法高出4000倍。普雷斯顿指出："我们还证明，这种方法在实验室外的现实环境中，无论是大面积还是曲面表面，从管道、碗具到工业设备，都能有效工作。"

现实世界测试

科学家们对涂层样品进行了长达一周的热液滴冲击测试，累计冲击近200万次。传统涂层几乎立即失效。

相比之下，MISH表面，特别是那些具有较厚隔热层的表面，在超过80小时（约100万次冲击）内保持了拒水性，之后才逐渐退化。

研究人员认为，系统的薄弱点不在于设计理念，而在于所使用的现成表层材料。隔热策略本身保持完好，这表明未来的版本若采用更耐用的外层，其使用寿命有望进一步延长。

为了证明该概念在实验室外的可扩展性，研究团队将这种涂层应用于大型金属板、弯曲管道，并测试了厨房中常见的各种热液体，如热牛奶、咖啡，甚至是豌豆浓汤。这些液体在经MISH处理的表面上残留物不到1%。相比之下，它们在标准涂层上的残留物超过31%。

普雷斯顿表示："我们对这种方法潜在的应用前景感到兴奋，但同时它还有进一步改进的空间。"研究团队目前正在探索更耐用、热稳定性更好的表层材料，以及超越简单喷涂方法的涂层结构设计。

普雷斯顿在一份新闻稿中总结道："一旦你能防止热液体粘附，许多随之而来的问题就开始消失。这正是这种方法令人兴奋之处；它为表面材料即使在苛刻条件下也能按我们设计的方式发挥作用打开了大门。"

该研究已发表在期刊《ACS应用材料与界面》上。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！