不沾水也不沾油的新材料你想用在哪里？

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你一定有這樣的體驗，洗發水、番茄醬、酸奶這類黏稠流體總是黏在瓶口和內壁上倒不干凈。

怎么解決這個問題呢？還是先搞清這些黏稠流體的性質：不論是洗滌用品還是醬汁，它們的成分都有親水或親油的特點。像醬油、果汁這類大都屬于水基的流體，也就是說它們的含水量很高。對于它們，科學家早已發明出有效的疏水材料。靈感來自大家都很熟悉的、潔身自好的荷葉——荷花出淤泥而不染，荷葉落雨滴而不濕。

電子顯微鏡下荷葉表面的超微結構

在仔細觀察荷葉表面的微觀構造后，科學家發現上面密布著微小的凸起，凸起間充滿空氣，減少了水滴與荷葉的直接接觸，水滴就會圓滾滾地“溜”走了。

不會弄臟的白T恤

現在的大多數超疏水材料都是模仿荷葉結構設計的，例如以納米級別的二氧化硅顆粒制成的超疏水噴涂材料，用在布料表面可以起到“百污不侵”的防污效果。

麻省理工學院的科學家發明的超疏水涂層也是類似原理，使用在包裝瓶內壁上，番茄醬和糖漿也能擠得干干凈凈。

用未處理（左）和超疏水處理后（右）的容器倒楓糖漿

不過仿荷葉類的疏水材料只適用于水基流體，對食用油、芝麻醬這類含油量高的物質，效果就不盡人意了。而洗發水等洗滌用品的主要成分是表面活性劑。表面活性劑分子一頭親水，一頭親油，因此材料需要兼具疏水性和疏油性才能不被粘上。我們知道一滴水滴在物體表面還可能形成水珠，但油滴基本都會攤開。這是因為油的表面張力比水小，內聚力不足，容易散在其附著的表面上。表面活性劑的表面張力也比水小得多，而且浸潤能力強，想甩開它可不容易。

洗發水未處理（左）和不沾涂層處理（右）的效果（@《科學美國人》）

洗衣液未處理（左）和不沾涂層處理（右）的效果（@《科學美國人》）

俄亥俄州立大學的研究團隊已經成功研發出了兼具超疏水性和超疏油性，且穩定耐用的不粘涂層，幾乎能夠應對所有常見流體，包括難以對付的洗滌劑，先來看看效果。

這種材料的疏水原理也是用納米微粒制造起隔離作用的小凸起。這種珊瑚礁一樣的構造是由二氧化硅納米顆粒形成的“Y”形結構，這樣的結構密布在材料表面，枝丫之間托著氣泡，形成空氣隔層，從而起到與流體最小化接觸的作用。

不粘涂層表面的二氧化硅納米顆粒結構 （@ Brown， P. S. and Bhushan， B.）

要想達到理想的疏油效果，還需要對材料表面進行氟硅烷化處理，形成類似不粘鍋涂層（特氟龍）的單分子膜，以強化疏油效果。

液滴與固體表面的接觸角（CA）越大，粘附程度越低（@Brown， P. S. and Bhushan， B.）

用少量能稍微軟化塑料的溶劑處理表面，當塑料再次凝固時，二氧化硅微粒就能被牢牢嵌進塑料。二氧化硅和氟硅烷分子之間也能夠穩定地結合，保障了涂層的耐用性。

把這種超疏水疏油涂層加工在塑料包裝瓶內，倒洗發水就可以前所未有地順暢，直到一滴不剩，讓你的每一滴洗發水都值回本。材料中所使用的原料在一般條件下對人體也是安全無害的，因此還可能應用于食品包裝，從此喝酸奶再也不用舔瓶、舔蓋了。

近年來，不粘材料的發展百花齊放，就連黏性固體也能實現不粘。賓州州立大學的研究團隊從豬籠草的“滑梯”陷阱獲得靈感，開發出了能使便便不粘馬桶的超滑材料——LESS涂層。

這種涂層擁有更細密的表面凸起結構，由聚二甲基硅氧烷構成疏水基底，然后再噴灑上一層極?。?微米）的硅油潤滑劑，它能使黏性的便便變得潤滑，同時基底又將其與馬桶表面隔開，這樣便便就能一滑到底，不再留下令人尷尬的痕跡。

但是LESS也有大多數不粘材料的通病——不夠耐久。它所搭配的硅油需要后期噴涂，沖馬桶500次后就需要重新再噴，對于普通消費者來說成本還是略高。

未處理（左）和使用LESS涂層（右）的馬桶（@《科學美國人》）

不粘T恤、不粘包裝瓶、不粘馬桶，你還想到了不粘材料的哪些用途呢？比如排水管道這種容易附著污物、滋生細菌的地方，還有醫療器械、電子產品外殼等需要保持清潔的物件。不過目前這種材料仍在完善中，尚未實現商業化推廣。相信在不久的將來都會得到普及，讓生活更舒爽。如果有了一勞永逸的超級不粘材料，你最想用在什么地方？汽車擋風玻璃？