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jiunn36 發表於 2017-3-21 02:37 AM

以昆蟲製成的塗料,可中和各種毒素

  人造表面上的蒸氣凝成水滴,這種人造表面的構想源自沐霧甲蟲。非洲的「沐霧甲蟲」小有名氣,因為牠們能在納米比沙漠乾燥的空氣中以翅膀捕捉水蒸氣分子,然後將之聚集成水滴、滾入口中。現在美國麻省理工學院兩位教授所設計出的一種材料,不僅能模仿這種作用,且更上一層樓。未來可用於製造各種眾所期待的液體處理產品。
  化學工程師科恩(Robert E. Cohen)和材料科學家魯布納(Michael F. Rubner)在聚合物薄膜上放置矽奈米微粒,並在表面塗佈撥水效果十分優異的氟化物。接著他們讓酸分子與奈米微粒結合,形成一排排吸水力強的圓點(類似機場跑道兩邊的小燈)。水分子會被撥離疏水性跑道,在親水性的圓點上形成水滴。當水滴越來越大,便會聚集起來,流進渠道,可在薄膜邊緣加以收集。
  單單在這個階段,就有很多可以應用之處。在沙漠地區吊掛膠面帆布,能將水氣導入集水容器當做飲用水。這種材料也可用來收集露水,還能用來製作各種抗污能力超強的衣物。魯布納說:「我們做了一件實驗衣,潑上熱咖啡,咖啡立刻就流走了。」
  更精密的產品還會陸續出現。研究人員正嘗試在排水渠道中放置化學藥品,可中和從軍用衣物上排開的化學與生物藥劑,或是殺死醫用防護衣上可能沾染的細菌。另一個發展方向是製作出可在醫師辦公室中快速進行醫學檢驗的小型生物晶片。魯布納說:「我們正在尋找一系列的化學作用,可以馬上偵測出DNA或病毒,並且篩檢出許多種疾病。」
  另一項應用就是效果更佳的防霧塗料。護目鏡、擋風玻璃,甚至外科內視鏡上的水氣如果沒有聚集成水滴流走,鏡面就會起霧。魯布納說:「當然,我已經接到玩漆彈朋友的電話,希望能做出氣喘噓噓也不會起霧的護目鏡。」
  這種實驗室中的材料要成為可實際使用的產品,中間還有許多挑戰需要克服。在顯微鏡下,疏水性區域看起來像是一座表面塗覆著氟化物、山峰緊緊相連的山脈,被推開的水分子在山峰間滾動,山谷裡的空氣則在底下撐著水分子。魯布納指出:「這類充滿空氣的表面沒有多牢固。」用力一擦可能就擦掉了。他和科恩正在嘗試以玻璃奈米微粒製造表面,這樣會比較耐久。設計出可以清洗的表面也是門學問,如果塵土或有害化學藥劑積聚在凹陷處,研磨式清潔劑可能會磨去塗料,液體清潔劑則會被排開,沒辦法去除髒污。魯布納也承認,在現實世界中各種東西都會沾上,造成髒污。


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