马萨诸塞州剑桥市 - 新的透明,以生物风格的涂层使普通的玻璃制作坚韧,自我清洁和令人难以置信的湿滑,这是WYSS生物学启发的工程学院的团队,哈佛大学和哈佛大学工程学和应用科学学院(SEAS)7月31日在线自然通讯

首席研究员Joanna Aizenberg博士说,新涂层可用于为眼镜,自我清洁的窗户,改进的太阳能电池板和新的医学诊断设备创建耐用的耐刮擦镜片。Wyss Institute,Amy Smith Berylson海洋材料科学教授,化学与化学生188金宝搏bet官网物学教授。

新的涂层建立在屡获殊荣的技术的基础上,Aizenberg和她的团队开创了名为Slippery液体注入的多孔表面(SLIPS),这是最滑的合成表面。新的涂层同样湿滑,但更耐用和完全透明。这些进步共同解决了长期存在的挑战,可以创建几乎所有东西的商业有用的材料。188金宝搏bet官网

Slips的灵感来自食肉植物的光滑策略,该植物将昆虫吸引到其叶子的超乏表面上,在那里它们滑到厄运。滑片的薄层液体润滑剂允许液体轻松流过表面,就像冰上溜冰场中的一层水层有助于冰滑冰运动员滑动。与较早的避免水的材料不同,滑移会排除油和粘稠的液体(如蜂蜜),188金宝搏bet官网并且也抵抗了冰形成和细菌生物膜。

艾森伯格(Aizenberg)和她的同事试图开发一种实现这一目标的涂层,但进一步扩展了这些能力。Aizenberg说,新的单元设计超过了现有的涂料,这可能是非常健壮的,但不滑的或透明的,或者,或者,透明,但在机械上稳定或不够稳定。

"The SLIPS-like coating is mechanically stable and has a long-lasting performance as a slippery surface because it’s composed of a sturdy honeycomb-like structure that holds lubricant in tiny, container-like pits," said lead author Nicolas Vogel, a postdoctoral fellow in applied physics at SEAS.

为了产生这种涂层,研究人员在平坦的玻璃表面上围绕聚苯乙烯的微小球形颗粒(聚苯乙烯的主要成分),就像乒乓球的集合一样。他们将液体玻璃倒在上面,直到球被埋在玻璃中的一半以上。玻璃凝固后,它们燃烧了珠子,留下了类似于蜂窝的陨石坑网络。然后,他们将该蜂窝涂上与滑片中使用的相同液体润滑剂。

将滑板涂层放在玻璃载玻片上,赋予无与伦比的机械鲁棒性。幻灯片以这种方式处理经受住的损害,并且在各种处理过程中保持湿滑,这些处理可能会刮擦并损害普通的玻璃表面和其他流行的液体固定材料,包括触摸,剥落一块胶带并用纸巾擦拭。188金宝搏bet官网

带有滑板涂层滑动的玻璃也排斥了各种液体,就像滑动一样,包括水,辛烷,葡萄酒,葡萄酒,橄榄油和番茄酱。而且,像滑板一样,涂层将冰的粘附降低到玻璃滑块99%。保持材料无霜很重188金宝搏bet官网要,因为粘附的冰可以拆除电源线,降低冷却系统的能源效率,延迟飞机和铅建筑物倒塌。

通过调节蜂窝细胞的宽度,使其直径比可见光的波长小得多,研究人员使涂层完全透明。

研究人员还能够以将液体限制在特定区域的模式中应用于滑动滑道,这对于各种芯片上的实验室应用和医学诊断非常重要。

艾森伯格说:“我们设定了一个具有挑战性的目标:设计一种多功能涂层,它与滑动一样好,但更容易应用,透明和更艰难得多 - 这就是我们所管理的。”

该团队现在正在磨练其更好的覆盖曲面玻璃和透明塑料(例如有机玻璃)的方法,并适应了严格的制造方法。

Wyss Institute的创始董事Don Ingber博士说:“ Joanna的新滑涂层揭示了遵循自然界领导的领导者的力量。”“我们对可以使用这种创新涂层的应用范围感到兴奋。”Ingber还是哈佛医学院和波士顿儿童医院血管生物学的犹大民俗学教授,也是哈佛海洋生物工程教授。

高级研究项目局 - 能源(ARPA-E),空军科学研究办公室和WYSS研究所资助了这项工作。尼古拉斯·沃格尔(Nicolas Vogel)从Leopoldina奖学金计划中获得了资金。除沃格尔和艾森伯格外,研究小组还包括:前Wyss研究助理丽贝卡·贝利斯尔(Rebecca A. Belisle),现在是斯坦福大学材料科学与工程学的研究生;188金宝搏bet官网本杰明·哈顿(Benjamin Hatton)博士,以前是Wyss研究所的技术开发研究员,也是SEA的研究任命,他现在是多伦多大学材料科学与工程学助理教授;188金宝搏bet官网以及Wyss研究所的前博士研究员Tak-Sing Wong博士,现在是宾夕法尼亚州立大学机械和核工程助理教授。