来自butterfly的灵感：材料弹性与疏水

欧洲足球赛事 注：蝴蝶的翅膀为我们提供了很好的灵感，告诉我们灵活有弹性的材料是如何具有超疏水性的。下面，就让我们跟着随苏黎世联邦理工学院的研究者们一起，探索材料的弹性与疏水性到底具有怎样的一种关系。这项新的发现可以用于提高帐篷或服装等织物的防水性。

由苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的Dimos Poulikakos教授领导的研究团队证实，通过提高材料的灵活性和弹性，可以增加材料表面的抗水性。科学家们对固定在固体基质上的超疏水薄膜和悬空从而可以发挥其灵活性的薄膜进行了比较，发现具有最佳厚度和弹性的悬空薄膜比固定在基质上的相同薄膜的疏水性高1.6倍。

Poulikakos集团的资深科学家Tom Schutzius通过一个防雨材料的例子说明了柔性材料的优势——雨滴撞在材料表面，如果该材料具有弹性，那么它对雨滴的冲击就具有一定的缓冲性，雨滴会有轻微的反弹。但是如果材料不具有灵活性，那雨滴对其的冲击就很大，材料表面就更容易被打湿。

纳米粒子，化学和弹性

专家指出，如果水滴在一些表面，如超疏水表面上形成小珠子，当表面仅有略微倾斜时，这些小珠子都可以自由滚动。ETH的研究人员使用纳米粒子和防水化合物对弹性弹簧钢板或聚乙烯薄膜进行涂层，制备了他们自己的超疏水薄膜。这种纳米颗粒使材料表面变得更加粗糙，减少了材料表面与水滴的接触面积。这就像是一个人躺在一地钉子上，仅有很少的接触面积。同样，水滴对像钉子床一样的表面的吸附力很小。

此外，科学家们对蝴蝶翅膀的灵活性进行了测试。这项研究的主要作者——ETH的博士研究生Thomas Vasileiou 说道：“在自然界中，有许多灵活性增强超疏水性的表面。例如一些昆虫和鸟类的翅膀，以及某些植物的叶子。”这项研究已经被发表在PNAS期刊上。

研究人员不仅详细地验证了材料的轻盈性和弹性与其疏水性的关系，同时也描述了一般性规则——灵活性可以用于发展极度防水的材料。将来，这可以被用来进一步提高各种材料的防水性，例如，弹性纤维和刚性纤维可以被编织进帐篷和防水衣服以提高它的弹性。

原文链接：Flexibility Increases Water Resistance

文献链接：Superhydrophobicity enhancement through substrate flexibilit

本文由材料人编辑部杨树提供素材，黄亚编译，点我加入材料人编辑部。

材料测试，数据分析，上测试谷。