|
全世界只有3.14 % 的人關(guān)注了 爆炸吧知識(shí) 建校64年來(lái)，第一次登上期刊封面又一所985院校出息了！ 倫敦時(shí)間6月4號(hào)，《Nature》刊發(fā)了電子科技大學(xué)鄧旭教授團(tuán)隊(duì)的最新研究成果，并被選為當(dāng)期封面。
《設(shè)計(jì)堅(jiān)固的超疏水表面》《Nature》作為世界公認(rèn)的三大頂級(jí)科學(xué)期刊之一，斃稿率高達(dá)90%。 對(duì)于從事科研的人來(lái)說(shuō)，《Nature》的地位不言而喻，超模君也就不多說(shuō)了。
讓超模君感興趣的是，雖然電子科技大學(xué)建校64年了，但是已經(jīng)很多年沒(méi)在頂級(jí)科學(xué)期刊上取得過(guò)特別大的進(jìn)展，這還是它第一次以學(xué)校的名義登上《Nature》封面。
那到底是什么樣的研究成果，終于讓這所985工科院校獨(dú)占頂級(jí)科學(xué)期刊的C位呢？這項(xiàng)最新研究成果和超疏水材料有關(guān)。跨學(xué)科也阻擋不住好奇心的模友們，超模君最懂你們，我們先來(lái)做個(gè)短暫的“超疏水”知識(shí)補(bǔ)充。
你有沒(méi)有想過(guò)，為什么水落到荷葉上會(huì)變成“球”自己圓潤(rùn)的滾走？而荷葉似乎永遠(yuǎn)都不會(huì)臟？
上個(gè)世紀(jì)七十年代，德國(guó)植物學(xué)分類(lèi)的科學(xué)家——威廉·巴特洛特也產(chǎn)生了好奇心。一通試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)：那些看起來(lái)表面光滑的葉子需要被清洗，而看起來(lái)粗糙的葉子往往很干凈。
后來(lái)有人把荷葉放到電子顯微鏡下，這一看才知道，荷葉它不只摸起來(lái)糙，它還很雜。
μm即微米，長(zhǎng)度單位，100μm=0.1mm，1nm=0.001μm原來(lái)在荷葉的表面上有一些微米級(jí)的凸起，而這些微米級(jí)的凸起上面，又形成了一種納米級(jí)的凸起。
事實(shí)上，能讓水滴自動(dòng)滾落的不只有植物，動(dòng)物中也有。比如有復(fù)眼的蒼蠅：
復(fù)眼：是相對(duì)于單眼而言的，是昆蟲(chóng)的主要視覺(jué)器官，通常在昆蟲(chóng)的頭部占有突出的位置。它由多數(shù)小眼組成。每個(gè)小眼都有角膜、晶椎、色素細(xì)胞、視網(wǎng)膜細(xì)胞、視桿等結(jié)構(gòu)，是一個(gè)獨(dú)立的感光單位。 當(dāng)我們把蒼蠅的復(fù)眼放到電子顯微鏡下，神奇的事情發(fā)生了，蒼蠅的眼睛上竟然也有很多凸起。
荷葉和蒼蠅又不是親戚，難道真的是因?yàn)樗麄兌加小巴蛊稹?，所以水滴才?huì)自覺(jué)滾開(kāi)？
通過(guò)試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，水珠之所以可以自己滾開(kāi)，不僅是因?yàn)橥蛊鹬g的縫隙小，還因?yàn)檫@些縫隙被空氣給填的嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)，形成了一個(gè)類(lèi)似氣墊的東西，把水滴給隔開(kāi)了。
而荷葉的表面和蒼蠅的眼睛之所以能夠一直干凈，是因?yàn)檫@些被隔開(kāi)的水珠在滾動(dòng)的同時(shí)，它們會(huì)把表面的塵土和細(xì)菌一塊帶走。
于是，科學(xué)家就給這個(gè)“凸起”結(jié)構(gòu)起了個(gè)學(xué)名叫做“超疏水”，把它帶走灰塵的作用叫做“自清潔”。這個(gè)發(fā)現(xiàn)可不得了，要是能把這個(gè)“凸起”結(jié)構(gòu)應(yīng)用到其他東西上，豈不是所有的東西都可以一直很干凈？還真有人這樣做！在鄧旭團(tuán)隊(duì)獲得最新成果以前，超疏水材料約等于“涂層”材料。我們可以理解為在物體表面涂一層“油漆”，這層“油漆”就是上面提到的“凸起”。
如果在我們的衣服上涂上這種涂層，就算是污水迎面潑過(guò)來(lái)，衣服也幾乎不會(huì)臟。
但是“涂層”并不是萬(wàn)能的，它很脆弱。用了一段時(shí)間后，磕磕碰碰、風(fēng)吹日曬，很容易老化，說(shuō)白了就是不耐用。對(duì)超疏水材料領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題就像是一座喜馬拉雅山一樣難以翻越。
所以，誰(shuí)要是能解決超疏水材料不耐用的問(wèn)題，誰(shuí)就是這個(gè)領(lǐng)域的老大。鄧旭團(tuán)隊(duì)的最新研究成果可以榮登《Nature》封面，就是因?yàn)樗诶碚撋辖鉀Q了這個(gè)問(wèn)題。荷葉上的水珠之所以容易滾落，是因?yàn)楹扇~具有”凸起“結(jié)構(gòu)，這讓它有了疏水性，而疏水性的強(qiáng)弱和接觸角有關(guān)系。
θ是固-液表面與氣-液表面之間的夾角，即接觸角，θ越大，疏水性越強(qiáng)。很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，人們?yōu)榱嗽鰪?qiáng)材料表面的疏水性，總是想著增大θ，也就是“凸起”要變得明顯起來(lái)?？伤健巴埂?，那“凸”出來(lái)的部分就越容易受損。
又要它“凸”，又要它盡量不受損，這可難為壞了科研人員。鄧旭團(tuán)隊(duì)想出來(lái)了個(gè)妙招，為這些“凸起”穿上一層“鎧甲”。
用“小方格”把“凸起”保護(hù)起來(lái)，這樣外界的摩擦就不能輕易地傷害它們。可是在具體實(shí)現(xiàn)上，“鎧甲”不是真的小方格，而是“倒金字塔”。
這些“倒金字塔”內(nèi)部現(xiàn)在都是空的，而且它們非常密集。在這層”鎧甲“上，空的面積是大于不空的（也就是襯底）。然后把空的地方填上具有疏水作用的納米材料（凸起），所以這層“鎧甲”仍舊是以“疏水”為主。
黃色的顆粒是納米材料，紅色的尖尖是保護(hù)框架的頂端。只有當(dāng)高出納米材料的紅色尖尖被磨損后，才能傷害到稍低的納米材料，疏水性才會(huì)降低。超模君用一句通俗的話解釋就是“天塌了有高個(gè)子頂著”。沒(méi)錯(cuò)！疏水性還是會(huì)降低，這個(gè)問(wèn)題還是沒(méi)有在現(xiàn)實(shí)中徹底解決?？申P(guān)鍵是之前從來(lái)沒(méi)有人想到過(guò)為“凸起”打造一個(gè)“鎧甲”，增加了耐磨性也是一種進(jìn)步。
超模君已經(jīng)開(kāi)始期待它用到眼鏡上，這樣就能解決護(hù)目鏡起水霧的問(wèn)題了。
當(dāng)然，這項(xiàng)研究成果的作用肯定不只除去眼鏡水霧這么簡(jiǎn)單。如果它真的可以應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中，高空擦玻璃這么危險(xiǎn)的事情就可以不用再做了。
萬(wàn)一我們的電子產(chǎn)品臟了，還可以拿到水龍頭下沖洗干凈：
一年四季漂在海上的戰(zhàn)艦再也不用怕被海水腐蝕了，說(shuō)不定我們身邊所有的東西都可以不怕風(fēng)雨侵蝕：
但它真正的意義不在于上面這些表面的作用，而是它的出現(xiàn)將會(huì)給工業(yè)帶來(lái)的影響，又會(huì)給交叉學(xué)科帶來(lái)的科研進(jìn)步。這次電子科技大學(xué)一舉登上《Nature》封面，鄧旭教授帶領(lǐng)的「膠體與界面中心」課題組功不可沒(méi)。
鄧旭早年先在德國(guó)馬普高分子研究所博士畢業(yè)，后美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校/美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室博士后研究員。去年11月，鄧旭教授曾獲中國(guó)化學(xué)會(huì)頒發(fā)的「菁青化學(xué)新銳獎(jiǎng)」。
可是超模君注意到，本次論文的第一作者不是鄧旭教授，而是王德輝博士。
本科就讀于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)，隨后在陜西師范大學(xué)攻讀材料科學(xué)的碩士學(xué)位。2016年來(lái)到了電子科技大學(xué)的鄧旭課題組攻讀博士。在鄧旭教授的指導(dǎo)下，王德輝已在Nature，Nature materials，Advanced Materials，Soft Mater等權(quán)威學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI論文10余篇，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利10余項(xiàng)。 比起那些被人爭(zhēng)相稱(chēng)贊的天才少年、科研大佬，一路在國(guó)內(nèi)穩(wěn)扎穩(wěn)打的王德輝博士似乎少了許多傳奇色彩。但他卻能代表絕大多數(shù)“沒(méi)日沒(méi)夜”貓?jiān)趯?shí)驗(yàn)室的科研人。超模君身邊就有朋友學(xué)習(xí)材料學(xué)，也知道一些人由于種種現(xiàn)實(shí)問(wèn)題選擇了轉(zhuǎn)行。“材料人”被勸退，自嘲“材料廢”，“沒(méi)錢(qián)途”，“灌水專(zhuān)業(yè)”……能在這條路上堅(jiān)持下來(lái)是一件非常不容易的事。初入這個(gè)行業(yè)，年輕人很容易感到彷徨和迷茫。耳邊的各種“勸說(shuō)”也會(huì)混淆你的判斷，有些人或許彷徨了一段時(shí)間后，就放棄了......但你也要明白，即使材料不適合你，轉(zhuǎn)行也未必適合你。重要的是，當(dāng)你勇敢的做出了選擇之后，只要努力堅(jiān)持走下去了，就是最棒的自己。
|
