纳米多孔高分子多层膜可在水下环境斥油

威斯康星-麦迪逊大学的研究人员声称他们在阻油材料的研发中取得重要进展一这一新发现可能会产生新型保护涂层以及清理漏油的更优办法。

在先进功能材料（Advance Functional Materialsjournal Advanced Functional Materiajournal Advanced Functional Materialsjournal Advanced Functional Materialsjournal Advanced Functional Materials）的最新文章中，化学和生物工程系的教授David Lynn及助理科学家Uttam Manna声称他们的新型涂层在水下环境中极其斥油（或超疏油）。

Lynn和Manna的最初目标并不是研发超疏油材料，但是他们在微调材料的纳微米级结构时意外发现了这种材料。

　　油滴在超疏油表明上的停驻情况。由于材料对油的排斥性，这些油滴在材料表面保持椭圆形的分散状态，而不是铺展开来。拍摄：David Lynn

Manna说这种多层高分子薄膜的制备采用了一种特别的、层层叠加的方式。研究人员利用这种方式能同时控制材料的化学组成和图案形貌，使之呈现出纳米级和微米级的三维多孔结构。

Even when damaged or subjected to physical abrasion, these porous materials remain superoleophobic. They also held up in simulated seawater, lake water and in the presence of proteins and other surface-active contaminants, making them good candidates for a range of practical applications.

即使在受到了损坏或者物理磨损的情况下，该多孔材料仍能保持超疏油性。在模拟海水、湖水及蛋白质存在和含有其他表明活性剂的环境中，这种材料表现优异，在实际使用中适用范围极广。

“这些功能恰是其他类型的“超疏油”表面所不具备的”，Lynn说，“一旦放置在真实的环境中，那些材料都无法使用”。

在一项测试中，研究人员在玻璃片上涂覆了一层这种超疏油膜并用砂纸打磨了涂层的一部分。与未打磨的部分相比，受损的涂层仍旧持有疏油性，油滴在其上继续保持椭圆状。研究人员还采用将材料放入沸水、刮花、冷冻、在材料表面粘上绝缘胶布又撕掉等方式破坏材料，即使他们成功破坏了材料，但是上述种种方式都无法彻底破坏材料的多孔结构。而这种多孔结构，正是材料疏油的关键所在。

这种材料还具有油水分离的功能。一项试验中，研究人员在金属网上涂覆了这种材料，然后让水和发动机油的混合物通过金属网。水通过了金属网，而几乎所有的油都聚集在了金属网上，从而能够方便地收集和回收油。这一分离过程的简单、有效性以及材料的可调节性均表明该材料在物质分离领域极具潜力。

“我们不只是在讨论开发清理漏油的新工具的可能性”，Lynn说，“也有可能会涉及到香水、医药、精细化工和其他有机液体”。

研究人员说下一步挑战就是如何将制备这些新材料的经验转化到在大尺度范围内制备新型疏油涂层上。

“我们最终会找制备这种材料的更好办法”，Lynn说，“在我们所发现的原则的指导下，我们可以反推出并以量产的方式制备出这种原本是意外发现的材料”。

这项研究受到海军研发办公室和威斯康星-麦迪逊大学材料科学及工程中心（MRSEC）的资助。