李亚楠副教授在高透明超双疏材料的设计与制备方面取得新进展

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李亚楠副教授在高透明超双疏材料的设计与制备方面取得新进展

发布人：胡照斌 发布日期：2023-10-26

自然界有很多“爱干净”的生物展现出独特的自清洁功能。例如，荷叶依靠表面的微纳复合结构和蜡质层可以实现“出淤泥而不染”的超疏水自清洁功能。生活在水中依靠皮肤进行呼吸的弹尾虫则借助表皮独特的悬垂式纳米内凹结构（类蘑菇型）实现对水和油的超疏性，从而避免被液体浸润而导致窒息（图1）。这类自清洁表面受到了科研人员的极大兴趣，并受此启发分别开发出了超疏水和超双疏自清洁材料，在建筑、服装、能源、环境等领域具有重要的应用潜力。不过，如何实现规模化制备具有高透明度兼顾优异自清洁功能的超疏材料成为制约其应用范围的重要问题，特别是在一些对透光率要求较高的领域，如光伏面板等。

图1 自然界中的自清洁表面：荷叶“出淤泥而不染”（上）和弹尾虫的超疏液结构（下）

近日，中山大学化学工程与技术学院欧阳钢锋团队李亚楠副教授联合香港理工大学王钻开教授，针对传统超双疏自清洁材料存在透明度和疏液性难以兼顾的问题，提出了一种基于纳米级悬垂结构制备高透明超双疏材料的方法（图2）。他们受球体间隙的空间拓扑形状与超双疏悬垂结构具有相似性的启发，利用纳米微球为模板构建了纳米级悬垂结构，大幅降低了对可见光的光散射，从而实现了超双疏材料的高透明化。测试结果显示该材料对包括鸟粪在内的各类污染物具有优异的自清洁功能，并展现出平均反射率近89%高透明度（透光率接近普通玻璃），且能够大规模适用于各类基材表面。此外，该方法制备的纳米级悬垂结构相比传统依靠微加工或纳米粒子喷涂法得到的超双疏材料具有更好的机械性能和耐候性，在太阳能电池、车辆和建筑玻璃、电子屏幕等的领域具有诱人的应用前景（图3）。

图2 透明超双疏材料及其超双疏机制

图3 透明超双疏表面的自清洁性能展示及其在钙钛矿和商用硅基太阳能电池面板上的应用

目前，该成果以标题“Transparent superamphiphobic material formed by hierarchical nano-reentrant structure”发表在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》（IF=19.9）上。本文第一作者是中山大学硕士研究生李豪俊和金青青，通讯作者是中山大学李亚楠副教授，欧阳钢锋教授和香港理工大学的王钻开教授。该研究受到国家自然科学基金、中山大学百人计划启动经费、中央高校基本科研业务费专项资金等资助。

论文连接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202309684

网址：李亚楠副教授在高透明超双疏材料的设计与制备方面取得新进展 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/1284048

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