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  美國物理學家組織網近日報道,哈佛大學應用科學家倣照豬籠草的疏水策略,開發出了一種極為光滑的涂層材料,幾乎能排斥包括血液、油在內的任何液體,甚至在高壓、冰凍等極端環境條件下,仍能保持排斥液體或固體的能力。這種倣生疏流技術在生物醫學流體處理、燃料運輸、防污、防凍等方面有著廣泛應用,甚至有望帶來一種能自動清潔的窗戶和改良型光學設備。該研究發表在近期《自然》雜誌上。

  豬籠草是一種葉子像水杯的食蟲植物,尤其在雨後,其葉子錶面會變得幾乎無摩擦,散發出甜味,吸引螞蟻、蜘蛛、甚至小青蛙。豬籠草的疏水策略與其他植物完全不同,它能在頂部形成一件光滑的外衣,把液體本身變成了疏水面。受其啟發,研究人員將一種潤滑液注入具有納米微結構的透氣性材料中,製成了這種名為“SLIPS”的疏水錶面,意為“灌注液體的光滑透氣表面”。

  “我們開發的新型涂層材料勝過天然和人工的同類産品,為固液間排斥問題提供了一種簡單而多用途的解決方案。”論文首要作者、哈佛大學工程與應用科學院的喬安娜艾森伯格解釋説,目前的其他疏水面,如倣荷葉效應疏水,利用的是表面特殊紋理結構,使水滴聚集滑落,但荷葉效應對一些有機物或複雜液體無效,表面刮擦後或在極端條件下,液體反而會黏附或沉積在上面,而且這種疏水面難以製作,成本很高。

  “SLIPS就像豬籠草那樣,不僅能滑倒昆蟲,還能排斥多種液體和固體,幾乎毫無阻滯,極輕微的傾斜都會讓液體或固體從它表面上滑下來。”艾森伯格説。他們用螞蟻做了多次實驗,發現螞蟻會從上面滑落,或剛爬幾步就趕緊退回地面。

  論文首要作者、艾森伯格實驗室博士後王德成(Tak-Sing Wong)説:“由於SLIPS非常光滑,即使用刀子刮壞一部分,也能立即自行修復,修復後仍保持疏流性能,這讓它能作為一種自動癒合材料。如果製成光學透鏡,也是一種理想的自動清潔設備。”

  此外,它在高壓(675個大氣壓,相當於海平面以下7000米)、潮濕、低溫等極端條件下也能保持這種幾乎無摩擦的特性。研究小組在一次暴風雪之後進行了實驗,發現它在嚴寒中還能排斥冰。艾森伯格説:“SLIPS的穩定性和獨特的自愈能力,讓它幾乎能勝任任何應用,如極地或深海探測,為嚴苛條件下的應用帶來了廣闊前景。”

  “我們的倣生表面不僅能在各種環境下發揮作用,而且成本低、製造簡單。”論文合著者、艾森伯格實驗室博士生薑成勳(Sung Hoon Kang)説,“它還能改進升級,因為你可以選擇任何種類的透氣材料和多種潤滑劑。”

  目前,研究人員正在為這種倣豬籠草技術申請專利。他們預計,該技術將來可用於運輸燃料和水的管道、醫用導管(如導尿管和輸血系統)、自動清潔窗、無菌無垢表面等,還可進一步開發出排斥冰的材料,以及不留指紋或亂畫痕跡的抗粘表面等。

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channelId 1 1 研究發現自修復倣生涂層幾乎排斥所有液體 1 哈佛大學應用科學家倣照豬籠草的疏水策略,開發出了一種極為光滑的涂層材料,幾乎能排斥包括血液、油在內的任何液體,甚至在高壓、冰凍等極端環境條件下,仍能保持排斥液體或固體的能力