自清洁材料何时能推广应用?
荷花产于长江以南,荷叶产于境内在初夏的“苍茫绿荷叶”里,当我们看到荷塘里“小荷叶尖角”的景象时,我们想象着未来:荷花盛开,荷叶相随,多么美丽的景象啊!历代诗人对莲花的赞美多于对荷叶的赞美。它出生在淤泥中,但没有沾染灰尘,因此成为纯洁的象征。
荷叶“不沾泥而出”,不仅具有疏水功能,还能排斥纤维尘和细菌,有利于光合作用。这是亿万年来自然进化的结果。科学家已经测试了数百种植物,以找出植物叶子疏水性的秘密。因此,荷叶是当之无愧的领导者,可以被称为“疏性专家”。现在,我们已经知道荷叶上有一层类似橡胶的蜡,这是疏水性碳氢化合物。显微镜下,荷叶表面有数百万个微小的“突起”。当水滴落到荷叶上时,它们总是被困在突起之间的空气中。这样,荷叶对水的吸附力远远小于水的表面张力,使水滴保持在近似球形的状态。只要荷叶稍微倾斜,水滴就会滑落,造成荷叶不沾水的自然现象。
荷叶不沾水和“保持清洁”的品质给了我们什么样的启示?人们自然会想:如果能生产出一种“荷叶状”材料,它不仅能排水防油,还能防止纤维粉尘和污泥,这种材料不是很有实用价值吗?
科学家们还想制造一种“自清洁”材料,并做了大量研究。一些科学家从在材料表面制造突起开始,这样水和灰尘在材料表面就有类似荷叶的突起,水滴和灰尘就不会被污染。此外,一些科学家已经开发出使用润滑剂的多孔材料,并且富含突起。许多物质,如水、油和血液,可以从它们的表面滑落。
几年前,国外一些科学家开发了一种具有自清洁性能的金属板。因为钢板上涂有一层纳米级的喷雾和润滑剂,当表面出现裂纹时,润滑剂可以用来自我修复。此外,当温度高于250摄氏度或水下7000米时,金属板具有很强的适应性和自清洁能力。
人们也希望有一种防水防油的布料,所以科学家们开发了一种防水防污染的材料——有机氟整理剂。用有机氟整理的织物具有拒油拒水的特性,这使得任何污染都难以渗透到服装纤维中,例如肉汤、果汁、酱油、食用油、酒、墨水等的污染。可以用餐巾纸擦拭去除。如果清洗得当,还能使衣物表面不留任何痕迹。
我记得有一位学者看到了荷叶的疏水现象,认为如果有人发明了一种不像荷叶那样接触水的玻璃,并把它用作汽车的挡风玻璃,雨刷就免费了。这个想法很有创意。不幸的是,这种玻璃至今还没有投放市场。因此,下倾盆大雨时,最好的豪华车将“没有雨刷就无法行驶”。
自清洁材料难以推广应用的原因是什么?首先,一些原材料是昂贵的(如氟化硅油和其他有机氟化合物),如果处理不当,他们也将构成环境威胁。其次,有些溶剂,如丙酮和苯,即使在实验室也无法抵抗。第三,为了研究复合材料表面的新材料相,有必要了解其在微米、纳米或原子分子水平上的化学和物理结构及其性质。目前,仍有许多难题有待解决。因此,一些科学家认为制造自清洁材料只是一个目标,要实现这个目标可能还有很长的路要走。
在这种情况下,我们需要一个不沾水的挡风玻璃,而让我们的衣服“一尘不染”并且不沾任何污泥或油的奇迹目前“遥不可及”。
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