研究人員在超疏水材料界面成像方面取得進展
2016-11-14 來源：中國聚合物網
近日，中國科學院上海應用物理研究所與華南理工大學研究人員應用同步輻射X射線相襯成像技術對超疏水材料界面開展了研究，在天然和人工超疏水材料與水的界面上觀測到微米尺度的空氣層，并成功實現了“空氣墊”的直接成像，為揭示超疏水的機制提供了新的證據。該工作發表于自然出版社的《亞洲材料》雜志(NPG Asia Materials, 2016, 8, e306; doi:10.1038/am.2016.122)。
超疏水是指水在材料表面的接觸角超過150度，具有較低的表面能。荷葉即是一種典型的天然超疏水材料。研究表明，超疏水材料的表面具有微納尺度的粗糙結構。根據這一有趣現象，研究者制備了眾多的人工超疏水材料，并應用于織物、涂料、防污等領域。上海應物所樊春海課題組與華南理工大學曹鏞、王堅課題組圍繞碳管基超疏水材料的界面成像這一科學問題開展了長期的合作，此前曾發展了基于熒光顯微鏡技術的成像技術，并獲得超疏水材料—水界面存在空氣層的實驗證據（Nano Lett. 2008, 8, 4454; Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 9154）。然而，由于常規技術很難用于空氣的成像，如何獲得該界面上空氣墊的高分辨三維成像是一個挑戰性問題。基于同步輻射的X射線相襯成像技術則為解決這一問題提供了新的可能。X射線相襯成像適合于弱吸收物質成像，成像分辨率可達到亞微米量級。在上海光源肖體喬研究員的協作下，該合作團隊應用這一先進成像技術獲得了隱藏于水—材料之間空氣層的高分辨三維重構圖像，并分別對天然荷葉和人工的碳納米管/Nafion超疏水界面進行了成像研究。這些工作為超疏水界面存在固液氣三相界面的機制提供了直接證據，同時也為設計高性能的超疏水材料提供了新的思路。
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