密歇根大学开发出新型涂层 透明耐用且几乎排斥任何液体

【Technews科技新报】为了防止各类液体对表面造成磨损，涂层已广泛应用在多种产品的表面，手机屏幕、工作台、相机镜头……但涂层多半只能排斥特定液体，密歇根大学材料科学团队近日展示了一种全新涂层，除了光滑、耐用、清晰，还可迅速脱落水、油、酒精或花生酱，几乎所有已知液体都能排斥。

Science Daily 报导指出，这是密歇根大学副教授 Anish Tuteja 实验室针对涂层一系列突破性研究的最新成果，该团队过去研发出排斥冰和水的耐久涂层，以及可排斥几乎所有液体但更脆弱的涂层。

这种新型涂层结合了先前两项优点，不但能排斥所有液体、也非常耐用且透明，同时也能轻易应用于任何表面。Tuteja 认为，这种涂层可在电脑屏幕、桌子、地板或墙壁使用，防止任何表面在家事或工业环境中变肮脏。

但团队究竟是如何兼顾“耐用”与“阻挡性”（repellent）的？Tuteja 解释，过去传统材料科学多半采取“混合并观察”（mix-and-see）法，将非常耐用的物质和非常具阻挡性的物质混合在一起，但这并不总能产生两者兼具的结果。

团队运用了全新的系统性方式，透过记录大量物质库的基本属性，以数学方式预测任两个物体组合时产生的变化，这也让他们能在几乎无穷无尽的组合中，找出有特定特性的需求元素。

研究当中，团队发现比起单纯的“耐用”与“阻挡性”，一种称为部分混溶性（partial miscibility）的特性更重要──这是一种可让两种物质以完全正确的方式混合在一起的能力，即使两个物质本身的耐用性较差，合在一起的化学品也有更耐用的特性。

尽管如此，调整这种涂层的混溶性也是特殊的挑战。为了制作光学透明且光滑的多功能涂层，团队需要找到“阻挡性”物质与具恰到好处混合性的高黏着剂，并在加工和干燥过程中保持涂层光滑。

研究小组最终发现氟化聚氨酯（fluorinated polyurethane）和一种称为 F-POSS 的混合物可达成他们的需求。这种混合物可喷涂、刷涂、浸渍或旋涂到各种各样的表面，并与其紧密结合，虽然表面还是会被锋利的物体划伤，但它在日常使用中经久耐用，同时也能保持光学清晰。

为了确保涂层能在托婴中心等场所无毒使用，研究团队也还在进一步研究，Tuteja 估计涂层可能会在未来两年上市，尽管 F-POSS 现在非常罕见且昂贵，但制造商正扩大量产，再加上氟化聚氨酯非常便宜，Tuteja 相信当涂层面向大众市场时，价格会非常亲民。

Tuteja 表示，他们正在考虑各种可能的行业运用，托婴中心自然也是选项之一，“我家中有一个 2 岁的孩子，所以对我来说，这个项目不仅是关于科学。”

这种涂料还可用于冷冻、发电、炼油等所有需要液体冷却的产业，这种新型涂料将更快分解设备上的冷却水和化学物品，将效率大幅提升 20%。考量到液体冷却的广泛应用性与旧有的高耗能性，这项研究如果顺利进行，将能改变许多产业的游戏规则。

（首图来源：Michigan Engineering）

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