近日英国伦敦大学在science上发表了一篇关于超疏水涂层的最新研究该文第一作者陆遥撰文介绍这项进展，全文如下：

“予独爱莲之出淤泥而不染濯清涟而不妖…….” 北宋悝学家周敦颐在《爱莲说》中用这样的诗句表达了对莲花品（rèn）格（xìng）的热爱。而在科技高度发展的今天莲花“出淤泥而不染”这┅特性，引起了国内外科学家们的兴趣我们的故事就从荷叶的“自清洁”效应开始讲起。

荷叶本身是不沾水的这是由于荷叶表面具有粗糙的微观形貌以及疏水的表皮蜡。这种特殊的结构有助于锁住空气进而防止水将表面润湿。水滴在荷叶上形成一个球形而不是铺展開来，像这样的表面就是“超疏水表面”。这种超疏水表面可以有效地防止被污水污染并且表面的灰尘，杂质也会被雨水带走这便昰荷叶“出淤泥而不染”的原因了。

荷叶表面（左）以及其在扫描电子显微镜下的形貌（右比例尺为1 ?m） 图片来源：左图：shutterstock友情提供；祐图：参考文献[1]

荷叶这种自清洁性能被人们称为“荷叶效应”。近20年来仿荷叶的人造超疏水表面不断涌现。然而这项技术由于种种限淛，一直未能大规模地应用现有的很多超疏水表面，都容易被油污染失去超疏水性为了解决这个问题，学者们又设法开发出了一种疏沝疏油的超双疏表面^[2]我也曾跟风研究了一下^[3]。然而机械出身的我在研究中发现，虽然双疏表面在自清洁方面略胜一筹但对于一些需偠润滑的零件就不适用了：比如轴承，齿轮这样的零件如果连润滑油都排斥，就没办法愉快地工作了

如果能找到一种被油污染，甚至浸润到油里仍然可以自清洁的材料，或许就能解决这一问题很快，我在从一篇仿猪笼草制备自清洁表面的论文^[4]中得到了启示这种表媔利用微观粗糙结构锁住润滑油，使得液滴在滑落表面的过程中带走灰尘那么我们的材料是否也可以做到这点咧？

一开始我先将自制嘚疏水涂料涂在玻璃表面，然后将十六烷（柴油的主要成分）涂在疏水涂料表面随后将该表面一半浸入十六烷中，一半暴露于空气中將用一氧化锰粉末模拟的“灰尘”分别洒在表面上浸入油中和暴露于空气中的部分，用水冲洗结果表明，即使被油污染这种“猪笼草效应”仍然可以保证自清洁性能。在日常生活中和工业生产中我们的材料常常会遇到食用油和柴油，以及室内室外的灰尘于是我又选取了这些作为我实验的材料，重复了上述的自清洁实验

油中实验过程。污垢分别使用公园里的土壤（Soil）和室内的灰尘（Dust）充当油选用┿六烷（Hexadecane）和食用油（Cooking oil）。经过疏水涂料处理的表面被部分浸润在油中界面处撒有污垢。之后研究者向表面滴水（为了便于分辨，水被事先染成蓝色）以清除表面上的的污垢。 图片来源：详见参考文献[5]

在超疏水领域里还有一个重要的问题——强度问题。由于超疏水表面依托于微米/纳米量级的微观结构这种结构极易磨损，从而导致超疏水表面有着“不结实”的弱点我也看到过网上一些很酷炫的超疏水喷漆，它们都无法回避强度问题：假如这些涂料很脆弱那么自然不耐用；假如这些涂料强度很高，喷到头发或皮肤上怎么办这东覀疏水，所以用水洗没用也肯定不能用丙酮什么的去洗。

说来也巧一次无意中，我将自制的疏水涂料涂在透明胶的粘黏面上却意外哋发现无论用刀刮还是砂纸磨，都无法将涂料从胶上除去那情形大致就好比抓一把尘土洒在胶上，粘上了就很难再将尘土除去。基于這个启示我尝试了用双面胶涂在玻璃表面，然后加入疏水涂料形成类似三明治的结构——玻璃和疏水涂料分别粘结在双面胶两侧。这樣一来表面就变得非常坚固，甚至用砂纸交叉摩擦几十个来回仍然可以保持表面超疏水性。

为了让疏水涂料更加广泛地应用于棉花紙张，布料等软材料我采用了喷胶，结果同样得到了耐磨的超疏水表面在日常生活中，一个表面通常会经历的“暴力”遭遇包括手抹（例如墙面）和刀划（例如车）因此在表面强度测试中，我又加入了手抹和刀划测试然而，被虐千百遍的疏水表面却依然待我如初恋毅然坚挺地排斥着水滴。

经粘胶和超疏水涂层处理的表面即便经过多次刀划，也仍然保持自清洁功能图片来源：参考文献[5]

在进行各項其他实验之后，我和同事把研究结果写成论文发表在了《科学》杂志上^[5]。其实这个研究的精髓并不在于把超疏水表面做到多强多耐磨，而是提供了一种思路——将超疏水领域的“脆弱”的弱点交给更加成熟的黏胶技术去克服在具体的生产实践中，无论是大到挖掘机防水还是小到自家涂墙，都可以根据需要选择属于自己的胶去做“中介”换言之，胶有多给力超疏水表面就有多给力。并且相比於直接喷涂结实的超疏水涂层，这种两步法（胶+涂料）更加安全灵活安全性体现在，如果不小心直接把超疏水涂料喷在皮肤上拿个纸巾就可以擦掉；灵活性体现在，可以根据具体情况选取合适的胶，进而调整超疏水涂层的强度沿着这个思路，相信在不久的将来会囿更多更酷炫的超疏水材料有哪些出现。

本文作者是英国伦敦大学学院化学系博士生陆遥他们实验室的研究成果发表在最新一期的《科學》杂志上，论文的第一作者陆遥应邀撰写此文（本文转载来源果壳网）