鍍上疏液塗層的材料表面,能夠防止任何液體附著。(圖:Robert Coelius, Michigan Engineering)

開發出能夠防止任何液體黏附於其表面的塗層材料,具有相當廣闊的應用領域。最顯而易見的,便是製成手機、電腦螢幕的塗層,保護這些敏感的電子產品。而日前,美國密西根大學(University of Michigan)材料科學與工程所的 Anish Tuteja 教授,成功合成出新的塗層材料,具有耐用、透光及防水、防油污、酒精,甚至是任何已知的液體的特性。

疏液塗層

此新合成出的材料,具有疏液塗層( omniphonic coating )的特性,能夠防止任何液體黏附、滲透。一種材料必須要具有光滑的表面,使其與液體間的作用力相當之小,才能夠具有此特性。過去傳統的研究方法,是嘗試將具有耐用性和防水、防油性的材料混合在一起,試著創造出結合兩功能的材料。而此研究團隊,則以新的研究方法,藉由數學模型分析各種材料的特性後,預測其混合結果。

混溶性

其預測結果發現,將氟化聚氨酯( fluorinated polyurethane )與一種本身具有疏液塗層特性的材料  F-POSS 混合後。因其混溶性( miscibility )恰好能使相位分離( phase separation )的程度較小。因此除了能夠保持耐用性、防水性外,亦具有透光性。且此合成材料能夠使用噴塗、刷塗等方式,加工至各種表面上。

未來發展

雖此合成材料的特性佳,且加工方式容易。但 F-POSS 在工業上仍屬於昂貴的稀有原料,因此缺乏能夠進入市場的重要條件:大量生產。但研究團隊認為,近年來生產 F-POSS 的製造商已開始開發規模化的原料生產線,因此在未來此問題將有可能不復存在。若未來此合成材料能夠大量生產,在工業上將會具有比日常生活更大的影響力,在須防水、脫水的加工過程、設備要求上,能夠提高運作的效率。

 

參考資料:

  1. ‘Everything-repellent’ coating could kidproof phones, homes. (2018, April). Retrieved from U-M.
  2. Boban, M., Golovin, K., Tobelmann, B., Gupte, O., Mabry, J. M., & Tuteja, A. (2018). Smooth, All-Solid, Low-Hysteresis, Omniphobic Surfaces with Enhanced Mechanical Durability. ACS Applied Materials & Interfaces, 10(14), 11406-11413. doi:10.1021/acsami.8b00521
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