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什么是“超亲水性”?

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超亲水性

superhydrophilicity

定义:固体表面由于存在微米和纳米复合结构,水滴在该表面接触角接近于0°时表现出的一种极易被浸润的特性。

学科:生物物理学_纳米生物学_纳米仿生学

相关名词:亲水性 疏水性 超疏水性

超亲水性是液滴在固体表面的接触角接近0°时,固体表面所表现出的极易被润湿的特性。此时,液滴近于完全铺展,在固体表面形成一层水膜。与超疏水性的确切定义(接触角大于150°,且滚动角小于10°)不同,超亲水性定义中的“接近”并不是一个可以量化的指标,这是因为目前对超亲水性的研究还较少,还没有一个明确的公认的定义。

超亲水性是日本著名光化学家、中国工程院外籍院士藤岛昭最先提出的。他在研究光催化作用时,发现紫外光照射下的二氧化钛,其表面的水滴会完全铺展,接触角接近0°,远远小于其最初的角度。为了与常规的亲水材料相区别,他就此现象提出了超亲水性的概念,并且更进一步将它应用到自清洁涂料中。

玻璃是一种常见的亲水材料,下雨后上面总会留下许多水渍,水渍沾上油或尘土后就会形成污渍。而超亲水自清洁玻璃,由于有二氧化钛的存在,在紫外光照射下具有了超亲水性,水滴铺展成水膜包裹在玻璃表面,污渍与玻璃隔开了,就很容易被雨水整体冲洗掉。除了玻璃,这种自清洁涂料在各种建筑物外墙表面都有广泛应用,北京的中国国家大剧院的外立面就采用了这种涂料。

超亲水性在常规材料中是不存在的,除了由紫外光诱导产生超亲水性,更多的是通过制备具有特定微纳结构的表面来实现从亲水性到超亲水性的跨越。科学家们仿照猪笼草、沙漠甲虫、仙人掌、蜘蛛丝等天然亲水表面的微纳结构制备成仿生超亲水表面,可以实现液滴的定向输运,它在微流控(又称芯片实验室)、药物输运、水雾收集、油水分离等领域有着广泛的应用前景。

 

来源:全国科学技术名词审定委员会

 

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