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  仿生超疏水表面在過去20余年被廣泛研究，先后報道的應用領域包括雨水自清潔、冷凝彈跳自清潔、疏冰抑霜、流體減阻、抗霧、透明減反、以及油水分離等。最近，浙江工業大學馮杰教授課題組發現，超疏水表面還可以明顯抗干灰塵沉積（ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10(46), 40219-40227）。

  這一結論其實是課題組在研發彩色、酷冷反紅外表面的過程中意外發現并論證得到的。近年來，建筑節能廣受重視，炎炎夏日，建筑物的樓頂和外墻均受到烈日中紅外線的輻射，大幅提升了空調能耗。酷冷反紅外顏料可以緩解這一難題，但由它制造的酷冷涂層或薄膜表面，很容易粘附灰塵。后者會使酷冷表面對紅外線的反射率很快下降。

  課題組原本指望超疏水表面靠雨水自清潔抵抗灰塵粘附，進而確保酷冷表面反紅外性能穩定。但在戶外一個月試驗后，卻發現即使不下雨，無冷凝水，超疏水表面也性能穩定，而對照表面（反紅外但不超疏水），反紅外率明顯下降（下降30%）（圖1）。掃描電鏡發現，超疏水表面鮮有灰塵沉積，而對照表面落滿灰塵（圖2）。

Figure 1 UV-visible-infrared reflectance of the LDPE film containing 5.0 wt% black “cool cold” pigments after being placed outdoors for 30 days without rain. A: superhydrophobic (SH) films; B: general films.

Figure 2. SEM images of LDPE general film (A/B) and superhydrophobic film (C/D) both containing 5.0 wt% black” cool cold” pigments after been placed outdoors for 30 days without rain. B, D are magnified images of A, C, respectively. 

  模擬灰塵沉積實驗進一步證明，超疏水表面戶外抗灰塵沉積的機理在于較低的固-固相互作用力使得灰塵可以被微風帶走。相比表面疏水的顆粒，超疏水表面更抗表面親水的顆粒的沉積。由于戶外灰塵普遍較親水，故超疏水表面可望在光伏電站、建筑外墻等需要抗灰塵沉積的領域獲得應用，尤其是干旱少雨地區。

  馮杰教授課題組近10年來一直致力于超浸潤表面研究。先后闡明了冷凝水滴在某些超疏水表面上彈跳的微觀機理，開發了主動超疏水表面，超疏水聚合物薄膜、水性超疏水涂料、反紅外超疏水薄膜/涂層、疏冰抗結冰涂層、以及超親水抗霧涂層等制備技術。在Langmuir、ACS Applied Materials & Interfaces等期刊上發表論文20余篇。申請國家發明專利18項，其中9項已獲授權。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b12567