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研究人员发明新型防水涂层,可用于新冠病毒防御
发布时间:2020-08-26 23:04:29
摘要:“用一种有意义的方式加以应用”,这应该是所有技术的归途。

717美国宾夕法尼亚州立大学(Penn State)的研究人员《科学进展》(Science Advances)杂志上发表研究成果:一种全新的纳米结构,可用于设计更强、更具弹性的防水涂层。研究人员表示,这种涂层可以应用在PPE(个人防护设备)上,以超强的防水能力来抵御高速飞沫等病毒载体。此项功能正是新冠肺炎病毒全球蔓延环境下的刚需。

 

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图源:Science Advances网站

 

与目前主流的防水涂层技术相比,新成果“新”在哪儿?还得从二者的灵感来源说起。在自然界中,许多植物叶片会通过形成超疏水表面来实现自清洁功能,最典型的便是荷叶。荷叶的表面是一层特殊的超微结构,可以将水滴与叶片隔开,因此荷叶表面不亲水,水滴不能浸润叶片,而在表面张力的作用下凝聚成珠状,叶片稍微倾斜,水珠就会滚动。古诗“雨落荷叶珠难停”描述的就是这个现象。

 

目前主流应用的防水涂层就是仿照荷叶的超疏水原理打造,膜层表面的孔径远小于水分子,使其无法自然渗入,因此形成了类似于荷叶托住水珠的防水效果,避免被保护设备面与水分子直接接触,物体表面上的水珠可以像在荷叶上一样滚落,即通常所说的超疏水荷叶效应。

 

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图源:网络

 

而宾夕法尼亚州立大学的此项研究成果,则是通过对蚊子、蝉等昆虫表面的调查,模仿蚊子复眼独特纳米结构的涂层。在高分辨率电子显微镜下观察蚊子的眼睛、弹尾虫的身体或蝉的翅膀等表面时,宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系的博士生Lin Wang发现这些表面上的纳米级绒毛密度更大(Φs ~ 0.250.64),在工程学中称为高固体分数纹理(high solid fraction textures)。经过进一步的探索,这种与植物结构的显著差异,可能会带来更多的排水与斥水优势。

 

Lin Wang指出,这种结构可能会更有利于排斥速度更快的液体:对于这些昆虫的表面,排斥水滴是一个生死攸关的问题。雨滴的冲击力足以把它们冲到地面并杀死它们……所以,让它们保持干燥非常重要,而我们找到了方法。他们希望通过开发一种防水表面,可以承受更快移动、更高强度的冲击水滴。比如在当下新冠病毒流行阶段,将这种涂层用于PPE,如果有人在面罩周围打喷嚏,这些高速飞沫就能被更好地抵御。

 

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图源:Science Advances网站


天下功夫,唯快不破。如果说宾夕法尼亚州立大学对防水涂层的探索是指向承受更快移动、更高强度的冲击水滴,那么在实际应用中,涂层快速成型同样重要。在一些防水的实地应用中,比如水下设备维护、雨季洪涝抢修等,都需要防水涂层在短时间内快速生效,针对这些实际需求,中电保力智能科技研究院推出了采用秒干镀膜技术的RPR捷封防水涂层。

 

通常的防水材料缠上去24小时以后才起作用,但在一些特定的应用场合,长时间的等待有可能导致设备进一步被损坏,秒干镀膜技术可以做到即刻防水。研究院刚刚结束的一项实验显示,把填充物和电缆中间接头刷上RPR捷封防水涂层,15秒固化后放入水槽,不间断浸泡四个月之后,经测微量水分的设备检测结果为零,涂层覆盖下的实验对象完全干燥。

 

这种快速成型的特性,意味着设备防水抢修中将实现“药到病除”,使用RPR捷封电缆防水涂层对电缆中间接头进行防水保护,可以起到长效防水作用,减少因电缆中间接头进水造成的电缆故障。

 

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图源:中电保力智能科技研究院

 

秒干镀膜技术虽然初衷是为电缆中间接头防水而开发,却意外收到了很多跨度甚广的领域的合作需求。与之异曲同工的是,宾夕法尼亚州立大学研究人员在项目开始时也仅仅是考虑防水功能,但COVID-19他们思考如何利用这一设计原则,让更多人受益。用一种有意义的方式加以应用”,这应该是所有技术的归途。


参考来源:前瞻经济学人APP资讯组

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