百炼成钢，这说的是钢铁，高分子要是经过烈火灼烧之后，按常识应该变成了渣渣。可是，来自爱荷华州立大学的Ludovico Cademartiri 却发现，某种高分子涂层经过灼烧之后却出人意料的获得了超疏水性能：

    烧出了“渣”，但性能不渣

    研究者使用涂层的可不是什么高深莫测的物质，事实上，它是普通到你甚至在家都能找到的聚合物材料——硅酮玻璃胶。这种以聚二甲基硅氧烷（PDMS）为主要成分的以粘结性能著称的材料，看起来似乎和超疏水风马牛不相及，所以问题来了：火焰灼烧到底使材料发生了什么变化？

    研究者对此进行了探究，最后发现：表面经过灼烧后产生纳米级别的颗粒，研究者将其称为“硅酮灰”，重新聚集产生凹凸不平的粗糙表面与材质共同打造了材料表面超疏水的性能。

    （图A: 表面经过灼烧后，聚合物首先变为寡聚物，随后通过复杂的交联与氧化作用变为纳米级别的“硅酮灰”，重新聚集在表面。图B&C：具有“硅酮灰”颗粒的表面形貌，B为C图的局部放大图。）

    优越的疏水性能也赋予了材料抗结冰特性：

    （两种表面都置于寒冷条件下，普通表面遇到水后迅速结冰，而对于涂有该疏水涂层的表面水珠还没有与表面来得及接触便被排斥，故没有结冰。为方便观察，图中的水中溶解有颜料。）

    久经考验，却本色不改

    纳米级超疏水结构常见问题就是不耐用。Ludovico Cademartiri 对此的解决方式是——磨损后再用火焰灼烧一次。于是，又可以重新产生原来的微观结构，重建材料性能。这个过程就是所谓的再生。如果你把它当成一个不断重复着使用与灼烧过程的弱不禁风的材料的话，那就大错特错了。Ludovico Cademartiri 惊讶地发现，仅仅经过了一次磨损与火焰再生后，材料竟然变得特别耐用。

    （研究者在踏踩磨损实验后，对材料表面进行定性比较。使用的材料为经过了一次磨损与再生的PDMS。从左至右分别是不经过踏踩、100次踏踩后、1000次踏踩后的材料。进过踏踩后的材料几乎没有性能下降。而目前已经市售的超疏水涂料著名品牌Neverwet经过100次踏踩后即失效。）

    这又该如何解释呢？原来，柔软的PDMS在经过火焰灼烧后，挥发性气体会使得内部产生很多气泡与孔洞，第一次磨损后，原有的气泡与孔洞就裸露出来，形成了宏观上粗糙不平的表面，灼烧后产生的新颗粒便会分布在坑坑洼洼的表面上，而相当一部分颗粒会分布在坑中，这就降低了其进一步被磨损掉的概率，从而使材料更加耐磨。

    （图A：PDMS材质超疏水涂层的截面图，从中可以看到很多气泡与孔洞；图B：磨损后气泡与孔洞裸露出来；图C：经再生后，“硅酮灰”填充在原来的孔洞内部）

    而再耐磨的材料还是有着磨坏的那一天，解决方式你肯定也想到了——再烧一次。

    从实验到实战

    Ludovico Cademartiri 当然希望他的材料不再是实验室中娇嫩的花朵。由于原材料易得、热处理简单、几乎没有毒副作用，这种材料展示出了极强的实际应用前景。研究者证明了对于多种材质的表面，无论其粗糙程度、形状、材质，均可以应用。    不过，这种材料并不能做到无限完美——比如疏油性不够好，对于加热处理的时间需要较严格地限制。研究者也在积极改进这些性能。但是，原位喷涂，原位加热，可多次再生——这种新方法让我们看到了大规模使用超疏水涂层的前景。未来也许坎坷，但绝不迷茫。

责任编辑：王元

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