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荷叶仿生研究在德国日常生活中的运用
发布日期:2019-09-02  来源:功能材料与器件学报   浏览次数:109
核心提示:纳米工艺技术和纳米仿生被认为是21世纪关键的技术之一,它为我们提供了一种新的创新方法,该技术将会持续改变各个领域里的经济与生产活动并持续地打上
纳米工艺技术和纳米仿生被认为是21世纪关键的技术之一,它为我们提供了一种新的创新方法,该技术将会持续改变各个领域里的经济与生产活动并持续地打上其烙印。荷叶效应的应用已经进入到生活、生产等诸领域之中。 这里仅仅举几个例子。
首先,在德国市场上有疏水皮鞋(wasserabweisende Schuhe)的出售。这是根据荷叶效应研制出来的。其好处就是,皮鞋上再也不会有水渍了。
适用于棉花和皮革的带有荷叶效应的纺织纳米密封层法(Textil Nanoversiegelung für Baumwolle und Leder mit Lotuseffekt),是一种具有较高技术的带有荷叶效应的浸渍处理方法。采用本方法处理纺织物,需要长时间浸渍,这样才能保证获得具有荷叶效果的纳米层结构。该结构可以保护鞋或者衣服免于受潮,不需要特殊的预洗。德国有关公司已经生产出了100ml, 200ml, 500ml, 1000ml的纳米密封层喷剂,完全不用添加有机硅或者蜡,不用改变物体表面视觉效果。其使用方法很简单,就是将纳米密封层喷剂喷射到待处理的物体表面,干燥后即可。
更为重要的是,该喷剂不影响鞋子和服装的呼吸活动。此外,它还对皮肤具有耐受性,在纺织物上不留下任何痕迹。关于纺织物纳米密封层喷剂最重要的信息是:不会在纺织物或者皮革表面留下任何斑点,且在最短的时间里起效,可用于所有的棉纺织物以及皮革(疏油疏水均可)。由于纺织物纳米密封层喷剂在被喷洒过的物体表面具有较长时间的稳定性,使清理赃物变得容易,产品使用性能要求该喷剂可以在物体表面存留1到2年,大约25 ml的纳米密封涂层喷剂可以喷涂一平方米的表面。可以把它喷射到鞋、桌布、领带或者毛衣上面。假如纺织纳米涂层的作用随着时间的推移而逐渐减弱,可以再喷洒微量的纺织纳米涂层剂,而且也不必抛光。
具有荷叶效应的纳米涂层喷剂,也被成功应用于道路交通中的汽车玻璃涂层。Heureka Nano公司多年来一直从事有关荷叶效应的应用研究。通过对最小纳米粒子的特定排列,可以使纳米涂层形成具有荷叶效应的纳米微结构。此时,水、油以及其它异物质就会从被涂层的物体上自我脱落,清洁起来就会变得相对简单。由于一般产品都是在有机硅的表面上进行疏水处理,其条纹的清晰度以及使用寿命的持续性存在一定劣势。而Heureka Nano公司的产品不含硅树脂,能有效避免上述问题,在玻璃、人工材料、石头、木材或者汽车玻璃等应用领域更为广泛。
此外,还有用于水上运动、摩托车、汽车领域的纳米涂层剂。可以涂在油漆、汽车轮
毂上面,帆船, 游艇, 帆船发动机, 载重汽车, 木材, 轿车, 石头, 水泥、陶瓷, 宝石, 武器、钓鱼杆
滑轮(Angelrollen), 床垫等表面,同样不含有机硅、蜡或者聚四氟乙烯。
  在德国的德语网站上也介绍一种具有“荷叶效应”的疏水桌布(wasserabweisende Tischdecke mit Lotuseffekt)可供选购,客户对其疏水功能的正面评价较多。其材料是100%的人造亚麻(Deconovo)的聚酯(亚麻外观),规格为130cm x 220cm。
这里特别要提到具有“荷叶效应”的外墙自洁性涂料。1999年3月,当时的ISPO公司,(现在的Sto公司)生产的荷花王硅树脂外墙自洁性涂料(Lotusan ),后来又细分为两种建筑物立面油漆(Fassadenfarben), 一种叫Lotusan®,另一种叫 Lotusan® G。其特征是,除了拥有良好的建筑物理特性外,还具有自我清洁能力,同时能够自发的对建筑物的立面湿度进行调解保护。最终使得赃物随着雨水一起以水珠的形式被带走,立面能够保持较长时间的整洁美观,藻类和菌类也因此无法立足。
Lotusan®立面油漆适用于混泥土,灰墙,砖石。进一步讲,它具有以下特征:成膜后可形成强憎水性,尘灰将连同雨水一起以水珠的形式落下;高透气性,它能够几乎无阻力得使水汽和二氧化碳气体向外扩散,耐候性优良,耐老性及抗紫外线性良好,抗藻防霉,涂层为钝亚光型,极佳的视觉装饰效果。
Lotusan®和 Lotusan® G这两种油漆作为未来的新型智能油漆,它们能够为建筑物的立面提供干燥的、长期干净以及营养物质少的表面,这使得微生物组织无法生存。
另外,德国一家名叫Colordach的公司也成功研制出一种具有“荷叶效应”的屋顶涂料。主要用于建筑物屋顶的“涂层”(Dachbeschichtung mit Lotuseffekt)。将杀菌剂融入底漆,这种具有自我清洁功能的建筑物顶“涂层剂”能够为屋顶提供一种极佳的防污与防环境侵害的保护。德国及阿联酋国的一万多座建筑物的表面涂层使用的就是利用这一原理生产的新材料。
此外,德国的科研人员还研制了一种硅树脂蜡,可以直接涂到例如遮帘或者火车里的容易污染的物体例如行李架上。
德国的CTC纳米科技有限股份公司(CTC Nanotechnology GmbH) 已经研发出了一种名叫NANOIDENT®的系列产品,适合水上运动和游艇:水上冲浪、滑雪、喷气式滑雪( Jetskiberei), 帆船、机动船、救生艇、 高速救生艇、帆船以及游艇领域等。该公司生产的NANOIDENT®SKIGUARD CCP 喷涂材料就适用于水上冲浪或者人工材料,它可以使物体表面更光滑,防水、防海水腐蚀并且更利于清洗剂性能的稳定。其使用量是每平方米大约3到10毫升。
根据德国化学网站2017年5月19日的报道,德国慕尼黑工业大学(TUM)生物工程学院的奥利弗﹒列里克教授(Oliver Lieleg)领导的一个生物水凝胶科研团队就利用荷叶效应来研究生物膜。在专业杂志NPJ Biofilms and Microbiomes里讲到了他们的最新研究,即用共焦反射光显微镜(konfokalen Reflexions-Lichtmikroskopen)精确测量生物膜的表面。研究者们提出了大胆的设想,即对生物膜的疏水特性进行攻击。假如一个抗细菌的物质因为疏水而根本不能抵达生物膜的表面,那么它无法附着。根据该假设,人们必须获得具有表面疏水作用的生物膜。采用“荷叶效应”原理,就能够除掉像管道、导尿管表面上的细菌或者感染伤口的细菌。
 
 
2019-09-02
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目前联邦德国正在进行的重大荷叶仿生研究

近年来,国外出现了一个新兴领域和研究热点,那就是在具有高表面能的金属或合金基体上构建具有荷叶效应的疏水表面。根据2018年8月8日德语网站上的报道

2019-06-28
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目前在联邦德国正在进行的重大荷叶仿生研究

近年来,国内外,尤其是国外出现了一个新兴领域和研究热点,那就是在具有高表面能的金属或合金基体上构建疏水表面。根据2018年8月8日的德语网站上的报

 
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