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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(bào)道的應(yīng)用領(lǐng)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(yè)大學(xué)馮杰教授課題組發(fā)現(xiàn)，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(jié)論其實(shí)是課題組在研發(fā)彩色、酷冷反紅外表面的過程中意外發(fā)現(xiàn)并論證得到的。近年來，建筑節(jié)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(diào)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(huì)使酷冷表面對(duì)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(jìn)而確保酷冷表面反紅外性能穩(wěn)定。但在戶外一個(gè)月試驗(yàn)后，卻發(fā)現(xiàn)即使不下雨，無冷凝水，超疏水表面也性能穩(wěn)定，而對(duì)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(fā)現(xiàn)，超疏水表面鮮有灰塵沉積，而對(duì)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(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明，超疏水表面戶外抗灰塵沉積的機(jī)理在于較低的固-固相互作用力使得灰塵可以被微風(fēng)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(lǐng)域獲得應(yīng)用，尤其是干旱少雨地區(qū)。

  馮杰教授課題組近10年來一直致力于超浸潤(rùn)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(jī)理，開發(fā)了主動(dòng)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(jié)冰涂層、以及超親水抗霧涂層等制備技術(shù)。在Langmuir、ACS Applied Materials & Interfaces等期刊上發(fā)表論文20余篇。申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利18項(xiàng)，其中9項(xiàng)已獲授權(quán)。

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