浅谈超疏水材料的应用前景

合集下载

纳米材料的超疏水性能及其在油水分离中的应用

纳米材料的超疏水性能及其在油水分离中的应用

纳米材料的超疏水性能及其在油水分离中的应用近年来,纳米科技在材料领域的发展日新月异。

其中,纳米材料的超疏水性能引起了广泛关注。

超疏水性是指材料对水的接触角大于150°,使水在其表面上呈现出珠状或者类似蜷缩的形态。

这种特殊性质使得超疏水材料在许多领域具有广泛的应用前景,尤其是在油水分离领域。

一、纳米材料的超疏水性能纳米材料的超疏水性能主要依赖于其表面形貌和化学组成。

表面形貌可通过纳米制备技术调控,例如纳米凹坑、纳米椎状结构等。

化学组成则涉及表面的水亲疏性。

通过在纳米结构表面修饰功能化基团,可以改变材料的表面能,从而实现超疏水性能的调控。

以纳米二氧化硅为例,其超疏水性能可通过改变颗粒间隙大小来调节。

利用溶剂蒸发法制备的纳米二氧化硅,颗粒间隙较大,表面具有微纳结构,形成超疏水表面。

而通过等离子体处理后的纳米二氧化硅,颗粒间隙变小,使得其超疏水性能下降。

这种调控方法为超疏水材料的制备提供了新途径。

二、纳米材料在油水分离中的应用纳米材料的超疏水性能使其在油水分离领域有着广泛的应用潜力。

传统的油水分离方法主要依靠过滤、沉淀等物理方法,其效率较低且易受到污染物质的影响。

而利用超疏水纳米材料,则可以实现高效、高选择性的油水分离。

一种常见的应用是利用超疏水纳米材料制备油水分离膜。

这种薄膜可以选择性地将水分子通过,而阻隔油分子的渗透,实现油水的分离。

同时,超疏水纳米材料还具有抗沉积、抗污染的特性,能够减少膜的堵塞和清洗次数,提高分离效率。

另一种应用是利用超疏水材料制备油水分离介质。

将超疏水纳米材料与多孔载体复合,形成具有良好吸附能力的介质。

这种介质可以在水中吸附油分子,实现油水分离。

通过调节纳米材料的选择和含量,可以实现对不同种类油水混合物的高效分离。

三、纳米材料的应用前景纳米材料的超疏水性能在油水分离领域的应用前景广阔。

除了传统的油水分离外,超疏水材料还可以被应用于排污处理、海洋清洁等领域。

通过纳米材料的设计与制备,可以实现更高效、更环保的厂界油水分离技术,为环境保护事业做出贡献。

超疏水性材料

超疏水性材料

超疏水性材料超疏水性材料是一种具有极强疏水性能的材料,其表面能够使水珠快速滚动并迅速脱离表面,同时也能有效地抵御水珠的附着和渗透。

这种材料在各个领域都有着广泛的应用,包括纺织、建筑、医疗和环境保护等方面。

在本文中,我们将探讨超疏水性材料的特性、制备方法以及应用前景。

超疏水性材料的特性主要体现在其表面的微观结构和化学成分上。

通常来说,超疏水性材料的表面会具有微纳米级的结构,这些微观结构能够使水珠无法在其表面停留,从而实现疏水效果。

此外,材料的化学成分也会影响其疏水性能,一些特殊的化学成分能够使材料表面形成疏水膜,从而实现超疏水性。

制备超疏水性材料的方法多种多样,常见的方法包括化学表面修饰、纳米结构构筑和表面涂层等。

化学表面修饰是通过改变材料表面的化学成分来实现疏水性能的提升,这种方法通常会采用化学溶液浸渍或气相沉积等技术。

纳米结构构筑则是通过在材料表面构筑微纳米级的结构来实现超疏水性,常见的方法包括溶液浸渍、模板法和电化学沉积等。

表面涂层是在材料表面涂覆一层特殊的疏水性材料,使其表面具有超疏水性能。

超疏水性材料在各个领域都有着广泛的应用前景。

在纺织领域,超疏水性材料可以用于制备防水、防污的功能性纺织品,如雨衣、户外服装等。

在建筑领域,超疏水性材料可以应用于建筑涂料、玻璃表面处理等方面,起到防水、防污的作用。

在医疗领域,超疏水性材料可以用于制备医疗器械表面,减少细菌附着,起到抗菌的作用。

在环境保护领域,超疏水性材料可以用于油水分离、污水处理等方面,起到净化环境的作用。

总的来说,超疏水性材料具有广阔的应用前景,其制备方法也在不断地得到改进和完善。

随着科技的不断发展,相信超疏水性材料在未来会有更加广泛的应用,为各个领域带来更多的创新和发展。

超疏水材料的制备与应用前景

超疏水材料的制备与应用前景

超疏水材料的制备与应用前景哎呀,要说这超疏水材料,那可真是个神奇的玩意儿!我记得有一次,我去公园散步,正好赶上下雨。

我躲在亭子里避雨,看到旁边的荷叶上,水珠一颗颗滚落,荷叶却一点也没被打湿。

当时我就想,这大自然可真是奇妙,居然有这种神奇的现象。

后来我才知道,这其实就是超疏水现象的一种体现。

那什么是超疏水材料呢?简单来说,就是一种表面与水的接触角大于 150 度,滚动角小于 10 度的材料。

要制备这种神奇的材料,方法还真不少。

比如说,我们可以用化学气相沉积法。

这就好比是给材料穿上一层特殊的“防护服”,让水根本沾不上边。

还有溶胶凝胶法,就像是给材料做了一次“美容护理”,让它的表面变得超级光滑,水一碰到就溜走了。

咱们先来说说化学气相沉积法。

这个方法就像是在一个神奇的魔法室里操作一样。

把需要处理的材料放进一个充满特殊气体的容器里,然后通过加热或者其他方式,让这些气体在材料表面发生反应,形成一层薄薄的、具有超疏水性能的涂层。

这层涂层就像是给材料披上了一层隐形的雨衣,水滴滴上去,就像在荷叶上一样,咕噜噜地滚走了。

溶胶凝胶法呢,稍微有点复杂。

先得准备好一些特殊的化学溶液,然后把材料浸泡在里面。

这些溶液会慢慢地发生化学反应,在材料表面形成一层凝胶。

经过一系列的处理,比如干燥、加热等等,这层凝胶就会变成具有超疏水性能的涂层。

这个过程就像是给材料做了一个深度的 SPA,让它焕然一新,拥有了超级疏水的能力。

还有一种方法叫模板法。

这就像是用一个模具来塑造材料的形状和表面结构。

先准备一个具有特殊微观结构的模板,然后把材料填充进去或者在模板表面进行处理。

最后去掉模板,留下的就是具有超疏水表面结构的材料啦。

这种方法就像是做蛋糕的时候用模具做出各种形状一样,只不过我们做出来的不是蛋糕,而是超疏水材料。

除了这些方法,还有刻蚀法、自组装法等等,每一种方法都有它的独特之处。

那超疏水材料都能用来干啥呢?这用处可多了去了!比如说在建筑领域,我们可以把超疏水材料涂在建筑物的外表面,这样雨水就不会在墙壁上留下痕迹,建筑物也不容易受到雨水的侵蚀。

水利工程中新型超疏水材料应用前景展望

水利工程中新型超疏水材料应用前景展望

3、生物仿生材料:模仿自然界中的生物表面结构,制备出具有高透光性和 耐磨性的超疏水材料。
4、其他新型超疏水材料:如金属有机框架(MOFs)材料、多孔陶瓷材料等。
参考内容
引言
随着科学的不断发展,新型材料的技术和应用越来越受到人们的。其中,超 疏水材料作为一种具有特殊表面性能的材料,引起了广泛的兴趣。超疏水材料具 有防水性和透气性,在众多领域中具有广阔的应用前景。本次演示将详细介绍超 疏水材料的定义、应用状况以及市场前景进行分析。
参考内容二
摘要:超疏水材料是一种具有特殊表面性能的材料,具有极低的液体吸附性 和高度的水滑性。本次演示将综述超疏水材料的研究现状,包括材料选择、材料 性能及其应用前景。最后,本次演示将总结目前的研究成果和不足,并强调未来 研究的需求和方向。
引言:超疏水材料是一种新型的功能材料,其表面具有特殊结构,使得液体 在与材料表面接触后迅速滑落,具有极低的水接触角和极高的水滑性。这种材料 在防尘、防水、防污等领域具有广泛的应用前景。近年来,研究者们在超疏水材 料的制备与应用方面进行了大量研究,取得了一系列重要的研究成果。然而,超 疏水材料的研究仍面临一些挑战,需要进一步深入探讨。
水利工程中新型超疏水材料应 用前景展望
目录
01 引言
03
新型超疏水材料研究 进展
02 研究现状 04 参考内容
引言
水利工程是国民经济的基础设施之一,对于保障水资源安全、促进经济发展 具有重要意义。然而,随着全球气候变化和人类活动的加剧,水利工程面临着越 来越多的挑战。为了提高水利工程的效能和安全性,新型超疏水材料的应用逐渐 成为研究的热点。本次演示将介绍水利工程中新型超疏水材料的应用前景展望。
超疏水材料的定义和应用状况

超疏水材料的看法

超疏水材料的看法

超疏水材料的看法
超疏水材料是一种具有特殊表面结构的材料,它能够高度排斥水分,使水滴在表面上迅速滚落,甚至能够形成水珠不易附着的效果。

这种材料具有许多优点,如自清洁、抗污染、抗霉菌和防腐蚀等。

对于某些领域的应用来说,超疏水材料可以提高材料的性能和寿命。

首先,超疏水材料可以应用于建筑材料中,如玻璃、金属、陶瓷等,可以保持表面清洁,减少污染物附着,提高建筑物外墙的美观性和持久性。

其次,超疏水材料也可以应用于纺织材料中,用于制作防水衣物、雨伞、鞋子等产品,能够有效地防止水分进入,让人们在雨天保持干燥舒适。

此外,超疏水材料还有潜在的应用于医疗领域,如制作抗菌衣料、医疗器械表面涂层等,可以减少菌群滋生和交叉感染的风险。

然而,超疏水材料也存在一些挑战和限制。

首先,制造这类材料的成本可能较高,这在大规模应用中可能成为制约因素。

其次,超疏水表面在受到磨擦或损伤后,可能会降低其抗水性能。

最后,对于一些特定液体,如油,超疏水材料的效果可能不明显。

总的来说,超疏水材料在许多领域具有广阔的应用前景,可以
带来许多优势和功能。

随着技术的不断进步,可以预计超疏水材料的性能和可持续性将进一步提高,从而扩大其应用范围。

超疏水材料的设计与制备

超疏水材料的设计与制备

超疏水材料的设计与制备近年来,超疏水材料备受关注,因其在自洁、防污、抗污染等领域具有广泛应用前景。

本文将讨论超疏水材料的设计原理以及制备方法。

一、超疏水材料的设计原理超疏水材料的疏水性主要取决于其表面的微观结构和化学成分。

常见的超疏水材料设计原理包括微结构模仿与表面修饰两种。

微结构模仿是通过模仿自然界中一些生物体表面的特殊结构,实现超疏水性。

例如,莲叶表面是超疏水的,其疏水性能源于其微米级的细疙瘩结构和纳米级的蜡质颗粒。

将这种微结构复制到材料表面,可以使其具有类似的超疏水性能。

表面修饰是通过在材料表面改变其化学成分,实现超疏水性。

这种方法通常包括两个步骤:首先,将材料表面处理成亲水性;然后,通过化学反应将亲水表面转变为疏水表面。

具体的表面修饰方法包括化学气相沉积、溶液浸渍和化学修饰等。

这些方法可以改变材料表面的化学成分,使其具有疏水性。

二、超疏水材料的制备方法超疏水材料的制备方法多种多样,根据具体需求的不同,选择适合的制备方法至关重要。

下面将介绍几种常用的制备方法。

1. 纳米粒子法纳米粒子法是一种常见的制备超疏水材料的方法。

首先,通过化学合成或物理方法获得一定大小的纳米粒子;然后,在材料表面涂覆一定厚度的纳米粒子,形成类似于莲叶表面的微结构,从而实现超疏水性。

2. 化学修饰法化学修饰法是通过在材料表面进行一系列的化学反应,改变其化学成分,实现超疏水性。

常用的化学修饰方法包括硅烷偶联剂修饰、金属有机骨架材料修饰等。

3. 高分子涂层法高分子涂层法是通过在材料表面涂覆一层高分子材料,形成一定的表面结构和化学成分,实现超疏水性。

常用的高分子材料包括聚四氟乙烯、聚合物聚合方法和聚合物共挤出法等。

三、超疏水材料的应用前景超疏水材料具有广泛的应用前景。

以下是几个典型的应用领域。

1.自洁涂料超疏水涂料能够使涂层表面形成微细的颗粒结构,使污染物无法附着在涂层表面,从而实现自洁效果。

这种自洁涂料可以应用于建筑、汽车、船舶等领域。

浅谈超疏水材料的应用前景

浅谈超疏水材料的应用前景

浅谈超疏水材料的应用前景超疏水材料是一类具有极强防水性能的材料,能够在其表面形成高度疏水的特性。

超疏水材料的应用前景非常广泛,以下将从工业、医疗、环境和生活等方面进行探讨。

首先,在工业领域,超疏水材料可以应用于液体分离和油水分离。

传统的分离方法需要耗费大量的能源和资源,而超疏水材料可以通过其疏水特性实现液体分离,从而节省资源并减少环境污染。

例如,将超疏水材料应用于油水分离装置,可以实现高效分离,并减少水资源的浪费。

此外,超疏水材料还可以应用于自清洁涂料、防腐材料等领域,提高工业材料的耐用性和性能。

其次,在医疗领域,超疏水材料有着广泛的应用前景。

例如,超疏水材料可以应用于医疗器械表面涂层,具有阻止细菌和病毒附着的作用,减少交叉感染的风险。

此外,超疏水材料还可以应用于人工皮肤和人工器官的制造,提高其稳定性和生物相容性。

超疏水材料的应用可以大大提高医疗领域的卫生标准和手术效果。

再次,在环境领域,超疏水材料可以应用于净化水源和治理水污染。

水是人类生活的基本需求,而水资源的污染和紧缺已经成为全球面临的问题。

超疏水材料可以通过其高度疏水的特性,使污染物无法进入水体,从而实现水的净化和保护。

例如,超疏水材料可以应用于河流、湖泊的保护和水域生态的恢复工作。

最后,在生活领域,超疏水材料也有着广泛的应用前景。

例如,超疏水材料可以应用于建筑材料,如窗户、墙面等,具有自清洁和防尘的功能。

此外,超疏水材料还可以应用于家居用品,如锅具、餐具等,防止水和油污渗透,提高其使用寿命和卫生程度。

超疏水材料的应用可以为人们的生活提供便利和舒适。

综上所述,超疏水材料具有广泛的应用前景,包括工业、医疗、环境和生活等方面。

随着科学技术的发展和研究的深入,超疏水材料的性能和应用领域将不断拓宽,为人类社会带来更多的福祉。

超疏水材料的应用前景

超疏水材料的应用前景

超疏水材料的应用前景一、引言超疏水技术是一种具有特殊表面性质的新型技术,具有防水、防雾、防雪、防污染、抗氧化、防腐蚀和自清洁以及防止电流传导等重要特点,在科学研究和生产、生活等诸多领域中有极为广泛的应用前景。

超疏水技术对于建筑工业、汽车工业、金属行业等的防腐防锈及防污也很有现实意义。

特别是近年来的微电子系统、光电子元器件及纳米科技等高新技术的高速发展,给超疏水涂层的研究和应用于勃勃生机。

超疏水材料的研究以诗句“出淤泥而不染,濯清涟而不妖”为契机,以科学的手段向我们解释这一奇特的自然现象,荷花表面覆盖的天然超疏水薄膜,使得水滴聚集成股,顺势流下,冲刷着荷叶表面的淤泥,营造了出淤泥而不染的状态。

自然界中此类的例子层出不穷,例如:壁虎可以吸附墙面垂直爬行,水黾、蚊子、蜻蜓都能在水上行走而不给水面带来丝毫的涟漪,就是因为其足上天然的超疏水材料。

无论是基础研究还是在实际应用方面,浸润性都是影响固体表面性能的重要因素之一,其主要由几何结构和化学成分共同决定。

接触角和滚动角的大小是衡量表面浸润性最常规的标准。

所谓超疏水表面一般是指与表面稳定接触角大于150°,滚动接触角小于10°。

它在工农业生产和人们的日常生活中有着极其广阔的应用前景。

近年来的研究表明,基于对昆虫的水上实验观察,我们还可以使水上飞行成为可能,依据原理即是在船的底部与船身部分覆盖超疏水材料的薄膜,达到防污防腐的作用,从而减轻海水对船本身的挤压,减小前进的阻力,进而节省能源。

同时,室外天线上超疏水材料的使用,也可以对防积雪防冰冻等起到至关重要的作用。

二、超疏水材料的应用超疏水材料主要利用其自清洁、防污、防粘附等优越的特性,广泛应用于建筑业、工农业生产、管道运输、医疗卫生、国防军事等领域,下面分别作具体的应用分析。

(一)超疏水材料在建筑防污耐水等领域内的应用建筑物表面的污染主要是由于空气中微小颗粒的粘附和雨、雪等的覆盖污染。

伴随近年来城市化的发展进程逐渐加快,城市人口迅速增加,随之而来的城市污染加剧了酸雨等灾害的发生频率,大量年代久远的建筑物表面被侵蚀,例如乐山大佛面部被酸雨侵蚀的痕迹就很明显地显露出来。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

浅谈超疏水材料的应用前景
超疏水材料技术是涉及生物、物理、化学以及材料等多学科交叉的前沿技术。

21世纪以来,在表面科学、仿生学以及多领域学科的交叉融合推动下,新型超疏水材料层出不穷,其优秀的润湿特性和广泛的应用前景,引起了各国的广泛关注。

2017年4月,在美空军研究实验室支持下,密歇根大学开发出新型自愈型超疏水涂层材料。

该材料拥有百倍于同类涂料的耐久性,可为舰船、飞机和战车提供兼具耐久性的防水、防结冰、自清洁能力。

1
超疏水材料技术概述
超疏水性是一种特殊的润湿性,一般指水滴在固体表面呈球状,接触角大于150度,滚动角小于10度。

材料表面能(材料表面分子比内部分子多出的能量)越低,疏水性越好,且当低表面能
材料具有微观粗糙结构时,水滴与材料之间会形成一层空气膜,阻碍水对材料表面的润湿,从而形成超疏水状态。

构造超疏水表面有两种方法,一是在疏水材料表面上构建微观粗糙结构,二是用低表面能物质对微观粗糙表面进行改性。

材料的超疏水性越好,水滴在材料表面上越接近球形,与材料的接触面积越小,越易从材料表面滑落。

此外,水滴在超疏水材料表面滚落时可带走污染物,使材料表面保持清洁。

因此超疏水材料具有防水、防腐蚀、防冰以及防附着等多重特性。

2
超疏水材料技术进展
1多学科交叉融合成为超疏水材料技术发展的主要动力
自然界中的动植物表皮具有特殊的微观结构和特殊的润湿性能,为构造超疏水材料提供了启示,如模拟荷叶结构可以获得超疏水性能、模仿鲨鱼皮结构可以获得水下减阻性能等。

仿生材料的研究,为超疏水材料的持续进步提供了动力。

2017年5月,德国弗莱堡大学开发出一种具有多层结构的自愈型超疏水涂层。

这种超疏水材料表面具有类似蛇褪去外皮的特性,可实现表面受损后超疏水性的自愈,为新型耐久自愈型超疏水材料的研发提供了新思路。

、此外,增材制造、材料计算与模拟仿真等技术的应用,大大简化了材料表面微结构的设计、构造与控制难度,使超疏水材料的制备快速精准,结构和性能可控,实现了材料制备工艺、结构、性能
等参量或过程的定量描述,缩短了材料研制周期,降低了研发成本。

2耐久性突破推动超疏水材料迈向实用化
超疏水材料表面的微纳结构是决定其超疏水性的主要因素,而这种微观粗糙结构通常存在强度低、机械强度差、耐磨性差等问题,容易被外力破坏,导致超疏水性的丧失。

另外,在一些场合或长期使用中,表面也可能被油性物质污染,导致疏水性变差。

耐久性是长时间保持超疏水性的关键,也是制约超疏水材料实际应用的主要因素。

提高超疏水材料耐久性的方法有增强材料表面的机械稳定性、提高材料表面的防油污性能、构造自修复超疏水材料等。

2017年4月,美国密歇根大学开发出由“氟化聚氨酯弹性体”和“F-POSS”疏水分子互溶形成的自愈型超疏水涂层材料。

该材料类似橡胶的质感使其比以往的材料更有弹性,略微柔软的表面可有效降低表面受到物理损伤的概率。

这种涂层具有化学自愈特性,当表面被磨损时,新的分子将自然地迁移到损伤处以实现自愈合。


层拥有数百次损伤后自愈的能力,甚至可在被磨损、刮擦、烧烤、离子清洗、平整、超声处理和化学腐蚀后恢复性能。

3超疏水材料将向着多响应、可调控的智能化方向发展
目前,超疏水材料的研发已不局限于获得超疏水的单一性能,而是向着多响应、可调控的智能化方向发展。

将材料表面的特殊润湿性,如超疏水、超亲水、超亲油、超疏油等,进行多元组合,从而实现智能化协同、可调控和相分离材料的制备,将极大拓展超疏水材料的应用范围,如利用具有超疏水和超疏油特性的超双疏材料
可实现水性和油性液体的防护,利用超亲水/超疏油或超疏水/超亲油材料对油和水截然相反的润湿性可实现油水的分离。

2017年5月,美国莱斯大学研制出可用于超级电容器等电子元器件的激光诱导石墨烯材料。

该材料在空气或氧气中具有超亲水
性,而在氩气或氢气环境下则具有超疏水性,可通过控制气氛环境实现超疏水-超亲水的可逆调控。

3
超疏水材料在国防领域的应用
1.应用于装备,提升装备的防腐蚀、防生物附着、防冰和自清洁能力
在防腐蚀方面,超疏水材料可以阻断水分与金属材质的接触,从而缓解舰艇水线以上部分的氧化腐蚀。

2010年,美国海军在“麦克福尔”号驱逐舰上使用超疏水涂层材料保护舰船武器系统以及其他暴露在外的装备,防止这些系统和装备被盐雾锈蚀侵害。

在防生物附着方面,超疏水材料可以有效防止海洋生物在舰船表面的附着,可以作为舰船防污涂料。

传统防污涂料依靠释放砷、铜、铅等金属离子杀死附着生物,超疏水材料则具有环保特性,可以减少有色金属的使用。

在防冰方面,超疏水涂层因具有能耗低、适用范围广、环境友好等优点而在航空、舰船、电力,通信、能源等领域的防结/覆冰雪方面显示出潜在的工程应用前景。

2016年6月,美国莱斯大学研制出可高效防冰的石墨烯复合超疏水材料,当温度高于-14℃时,冰无法在材料表面凝结。

利用石墨烯的导电特性,在更低温度下该
材料可以通过电加热来防冰或除冰,只需施加12伏的电压就可使材料在-51℃低温下防结冰。

在自清洁方面,超疏水材料表面特殊微纳米结构使污染物在材料表面的附着力降低,同时,超疏水材料的防水特性可使表面的水滴滚落时带走污染物,保持材料表面的清洁。

2016年9月,美国橡树岭国家实验室开发出一种应用于玻璃材质,具有自清洁、抗光反射、防指纹及污渍特性的超疏水透明涂层,可广泛应用于电子设备显示屏、镜头、探测器等光电子设备的防护。

2.应用于服装加工,提升人员防护能力
超疏水(超疏油)布料可应用于各类防水透气型工作服和新型生化防护服。

例如,在执行任务过程中,空军飞行员、海军士兵和特种兵等突然浸没在冷水中会导致体温下降,是造成人员伤亡的主要因素之一。

防水透气型服装已作为美军空军飞行员、船员和执行海陆空行动等特种兵的专用服装。

该类服装在温度为20℃的冷水中,能提供高达24小时的保护作用,并且穿着轻便、舒适。

防水透气织物的应用,不仅解决了透气和防水的矛盾,而且可以减轻雨衣的重量,从而有效减轻士兵的负荷量。

美空军研究实验室与国防部威胁降低局联合开展了相关项目的研究,并于201 0年开发出基于超双疏(超疏水和超疏油)布料的生化防护服。

该服装具有自清洁性能,且可以避免危险化学品渗入,保护士兵不受生化武器威胁。

3.其他创新应用方向
(1)提高电池效率及散热率。

超疏水材料用于电池系统的电极隔膜,可将电解液和活性电极材料分隔开,防止副反应发生。

2016年7月,德国亚琛工业大学和韩国首尔汉阳大学开发出新型纳米孔超疏水隔膜材料。

使用这种新型超疏水隔膜后,电池能量转换效率达到85%,高于传统方法76%的转换效率。

超疏水涂层可以利用其疏水性提高散热效率。

2016年3月,罗斯科学院热物理研究所开发出用于提高热交换设备散热效率的氟聚合物涂层制备技术。

该技术涂层可促进液体蒸气在设备表面加速冷凝,散热效率要远远高于薄膜冷却法。

同时,冷凝液形成的过程带走热量,形成的液体又用于新的散热循环。

(2)新型水上机器人。

水黾具有独特的漂浮机制和高效的划水方式,在水面环境中能够低耗、低噪、高效、灵活地漂浮、划行和跳跃。

水黾腿表面的微观多级结构具有超疏水性,可以支撑水黾在水面自由活动。

近年来,
越来越多的学者开始研究水黾独特的漂浮机制和高效的划水方式。

2015年8月,韩国首尔大学和美国哈佛大学共同研制出仿水黾机器人。

该机器人与水黾大小一致,可在水面跳跃。

在军事领域,水黾机器人可以作为微型侦察机器人,利用在水面快速灵活的运动特性执行特殊任务。

(3)定向集水。

合理利用材料的超疏水性以及超亲水性,在指定区域赋予材料不同的润湿特性,可以用于在沙漠等干旱环境下作战时的饮用水收集,解决人员生存等问题。

2016年6月,美国西北太平洋国家实验室研制出可实现水分逆向流动的碳纳米棒材料。

这种材料可在低湿度空气环境中,将水蒸气转变成液态水并吸附在表面;在高湿度空气环境中,材料具有疏水性,且湿度越高,材料表面水滴蒸发越快。

这种材料可以用在沙漠中取水;如果用在服装中,可以在高湿度环境中保持干燥舒爽。

(4)油水分离。

在被油污染的水域获取水源,需要使用快速、高效的油水分离装置。

近年来,材料表面的润湿性成为解决这个困难的关键,一旦材料展现出对油和水不同的润湿性,如超疏水-超亲油性、超亲水-超疏油性,则这种材料可用于实现油水分离。

此外,油水分离器还可用于解决海洋石油泄漏等环境问题。

4
结束语
目前,超疏水材料技术正向智能化、可调控、多功能及高性能方向发展,在武器装备防护、能源及其他创新领域展现出广阔的应用前景。

未来在多学科交叉融合发展的影响下,超疏水材料技术将与仿生技术、纳米技术以及材料计算技术等紧密结合,逐步突破机械性能与耐用性能的应用瓶颈,在众多领域发挥更大应用价值。

相关文档
最新文档