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超疏水 世界第一高楼，阿联酋迪拜的Burj Dubai正在紧张施工中，现忆造成110层以上。据内部消息，“迪拜塔”将有160层，高度达到828米，其设施包括旅馆、购物中心、办公楼和豪华公寓。 在这么气派豪华的建筑中，喝着咖啡，欣赏着窗外的美景，当然是件惬意的事情。然而你是否想到，这些高空中的玻璃窗如果脏了可怎么擦洗呢？要知道给摩天大楼擦玻璃可是个非常危险的工作。他也许会想，要是那些含有泥巴的雨水碰到玻璃就会自动飞开该多好。过去有这种想法，人们会说他异想天开，可在科技高度发达的今天，这种奇异的想法竟然被人们实现了，而实现这种技术的灵感，却来源的于生活在我们周围植物和昆虫的身上。 荷叶效应 地球上的生物经过了亿万年的进化许多生物体为了适应环境，表层已逐渐形成各种规则的独特结构，这种结构具有令人称奇的防水功能。对于固体来说，当液滴接触其表面时，液滴会保持它部分的形状，或是在固体表面铺展开来形成一层薄的液膜。这一性质是通过测量接触角来描述的，当水滴在固体表面上所形成的接触角接近o°时，固体表面就被称作为超亲水，而当水滴在固体表面上形成的接触角大于150°时，固体表面则被称作为超疏水。 雨后的荷叶非常的清新，因为落在叶面上的雨滴会自动聚集成水珠，水珠的来回滚动。可以将叶片上的污泥粘在水珠上滚出叶面，使得荷叶“出淤泥而不染”。这一现象显示荷叶具有优异的超疏水性能和非凡的自洁净功能。具有类似“荷花效应”的植物还有水稻、芋头、美人蕉等。除了植物的叶片之外，许多昆虫，比如：水黾、蝴蝶、萤火虫、蝉等的身体都具有超疏水功能。 作者普观察过水栖萤火虫成虫可以站立在水面上漂浮，也可以在水面上起飞。而当水栖萤火虫受到惊扰时，从跗节分泌出含有毒素的血液，这滴血液能在多毛的跗节上汇聚成圆滴，这说明多毛跗节具有超强疏水功能。另外水黾的腿也具有非凡的超疏水性能，可以使得它非常容易地在水面行走。不黾的腿是由无数直径在微米上面又有针状的刚毛组成，而每个刚毛上面又有许多精细的纳米尺度级的凹槽。正是这些多级的表面结构和表面上蜡层，赋予了水黾腿部这种非凡的超疏水性能。 超疏水的纳米材料 在西方发达国家，对超疏水性的研究于上世纪90年代形成高潮，而我国则奋起直追，也取得了不凡的成绩。近期，中国科学家研制出一种运用超疏水性的涂层，将其应用到一艘小型的铜网架船上，居然使得小船在水中立即能够承受三倍于自身的重量。这种超疏水涂层在船体表面形成了一道空气缓冲层，在涂层和水之间充斥了大量的气泡。船体底部很小的面积浸没在水中，产生了很小的阻力，便浮力却得到了巨大提升。这种材料有望用于制造具有重要潜在应用前景的水面交通工具上，如水上机器人、微型环境监测器、船舶等，在有效提高交通工具速度的同时，还可节省能源。 上世纪60年代纳米材料的出现促进了材料学革命性的进步，纳米材料也为材料科学家在生物仿生领域的研究提供了一个更好的可实现平台。材料科学家被自然界超疏水现象深深吸引，众多的纳米制备方法被广泛地应用于超疏水材料的制备上。这些材料的面世，将可能引发交通、能源等众多领域的一次巨大革命。 思想有多远，我们就能走多远 伴随着对超疏水性表面的研究不断深入，材料科学家们已经不满足于对超疏水性表面制备工艺的研究上，而对超疏水性能之外的其他功能也产生了很大的期望。因为当增加固体表面的粗糙程度时，提高了疏水性，却丢失了许多表面重要的性质，比如光学透明性和机械力学性能等。因此很多研究小组开始致力于探索多功能的超疏水膜的制备研究，如对于海洋船舶工业来说，制备出具有超疏水能力的抗腐蚀合金材料将对船舶工业的发展产生深远的影响；具有光学性能的超疏水表面——对于玻璃等材料，光学透明性是一种非常特别而又重要的性质，制备透明的超疏水表面引起了材料工作者们的极大关注和广泛兴趣；还有具有高电导率的超疏水表面，具有高粘附力的超疏水表面等等。 思想有多远，我们就能走多远。想象未来，我们穿着防水功能的衣服走在雨中，身上不沾一滴水；身着浮力超强的超疏水救生衣，毫不费力就可以漂浮在水面上；摩天大楼的玻璃窗户再也不需要擦玻璃工；轮船的速度比汽车还快且消耗的能量非常少；战斗机可以在水面上行驶……

付新华