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 中佛羅里達(dá)大學(xué)的一組研究人員創(chuàng)造了一種新的納米材料，可以排斥水并且即使浸入水下也能保持干燥。
這一發(fā)現(xiàn)可以為開發(fā)更高效的防水表面、燃料電池和電子傳感器以檢測(cè)毒素打開大門。這項(xiàng)工作記錄在本月先進(jìn)材料雜志的封面故事中。
UCF 納米科學(xué)技術(shù)中心的教授 Debashis Chanda 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)用納米材料制造了這些新型超疏水薄膜和涂層。他的靈感來自某些植物和生物物種的自然和進(jìn)化
防水或疏水性是大自然保護(hù)動(dòng)植物免受真菌、藻類生長(zhǎng)和污垢堆積等病原體侵害和自我清潔的工具，Chanda 說,我們從荷葉的結(jié)構(gòu)中獲取線索，并合成了基于富勒烯分子晶體的納米結(jié)構(gòu)材料。
富勒烯（C 60和 C 70）是由碳分子捆綁而成的——碳分子是宇宙的基本組成部分。碳有多種形式。在特殊情況下，60 或 70 個(gè)這樣的碳分子可以結(jié)合在一起形成籠狀封閉結(jié)構(gòu)，稱為富勒烯。這些籠子可以相互堆疊形成稱為富勒體的高晶體。
Chanda 說，通過將一滴由富勒體形成的凝膠滴在任何表面上，就會(huì)觸發(fā)超級(jí)防水狀態(tài)。凝膠獨(dú)特的籠狀結(jié)構(gòu)不會(huì)干擾被處理的原始材料，這意味著它們保留了其獨(dú)特的功能特性。這意味著新的超級(jí)表面有可能用于分解水、細(xì)菌消毒、制氫或電催化——所有這些都可以在流體環(huán)境中產(chǎn)生。
例如，新凝膠使電催化分解更容易，這可能會(huì)導(dǎo)致更高效的燃料電池，Chanda 說,同樣的凝膠可以產(chǎn)生更好的電子受體，這是開發(fā)高靈敏度有毒氣體探測(cè)器和傳感器的關(guān)鍵。潛力很大。這非常令人興奮。
大多數(shù)先前報(bào)道的疏水表面是通過設(shè)計(jì)微觀圖案來實(shí)現(xiàn)的，這些圖案涉及無法在所有表面上執(zhí)行的復(fù)雜光刻或蝕刻工藝。并非所有先前形成的疏水表面在特定水深下浸入水中超過幾分鐘時(shí)都保持干燥。
我們發(fā)現(xiàn)，無論水流方向如何，甚至在水持續(xù)流過它們的情況下，富勒體薄膜都表現(xiàn)出極強(qiáng)的防水性，Chanda 說,即使將它們浸入 2 英尺深的水中幾個(gè)小時(shí)，薄膜仍然保持干燥。我們甚至發(fā)現(xiàn)它們可以以腹甲的形式捕獲和儲(chǔ)存水下氣體——一種被困氣泡的形式，模仿加利福尼亞莫諾的神奇堿蠅湖。


Chanda 實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員、該研究的主要作者 Rinku Saran 表示，他對(duì)這種潛力感到興奮。