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难舍最后一滴洗发水?不粘材料来帮忙

时间:2020-06-02 15:05:56 来源:科技日报

  刚把头发打湿,结果挤不出洗发水了,再怎么使劲甩瓶也只能弄出一点。但你知道洗发水并没有用完——拧开瓶盖,内壁还顽固地粘着不少洗发水。无奈之下,只能派“水”来将其强行带走,但总感觉冲多少遍瓶壁都有残留。

  不止是瓶壁内残留的洗发水会造成浪费,每次挤洗发水也总有一些“流连”在瓶口。而像番茄酱、辣椒酱这样的酱料瓶口,如果有未及时清理的残留物就不只是美观问题,还可能产生健康隐患。那有什么办法可以把洗发水或酱料干干净净、利利索索地倒出来,而不像前面描述的那样“拖泥带水”呢?

  想解决这个问题,还是先来摸清这些粘稠流体的性质吧。不论是洗涤用品还是酱汁,它们的成分都有亲水或亲油的特点。像酱油、果汁大都属于水基的流体,也就是说它们的含水量很高。对于它们,科学家早已发明出有效的疏水材料。灵感来自大家都很熟悉的荷叶。在仔细观察荷叶表面的微观构造后,科学家发现上面密布着微小的突起,突起间充满空气,减少了水滴与荷叶的直接接触,因此,水滴就会从荷叶上直接“溜”走,而不会粘在荷叶上。

  现在的大多数超疏水材料都是模仿荷叶结构设计的,例如以纳米级别的二氧化硅颗粒制成的超疏水喷涂材料,用在布料表面可以起到“百污不侵”的防污效果。麻省理工学院的科学家发明的超疏水涂层也是类似原理,将其使用在包装瓶内壁上,番茄酱和糖浆也能挤得干干净净。

  不过上述疏水材料更适用于水基流体,对食用油、芝麻酱这类含油量高的物质,效果就不尽人意了。而洗发水等洗涤用品的主要成分是表面活性剂。表面活性剂分子一头亲水,一头亲油,因此材料还需要兼具疏水性和疏油性才能不被粘上。

  我们知道,水在物体表面还可能形成水珠,但油滴基本都会摊开。这是因为油的表面张力比水小,内聚力不足,容易散在其附着的表面上。表面活性剂的表面张力也比水小得多,而且浸润能力强,想甩开它可不容易。

  不过俄亥俄州立大学的研究团队已经成功研发出了兼具超疏水性和超疏油性,且稳定耐用的不粘涂层,几乎能够应对所有常见流体,包括难以对付的洗涤剂。这种材料的疏水原理和上述疏水材料类似,材料表面布满由二氧化硅纳米颗粒形成的“Y”形突起结构,Y的“枝丫”间托着气泡,形成空气隔层,从而达到与流体最小化接触的效果。要想实现不沾油,还需要对材料表面进行氟硅烷化处理,形成类似不粘锅涂层(特氟龙)的单分子膜,以强化疏油效果。

  把这种超疏水疏油涂层加工在塑料包装瓶内,洗发水就可以前所未有地顺畅倒出,直到一滴不剩。材料中所使用的原料在一般条件下对人体也是安全无害的,因此还可以应用于食品包装,从此喝酸奶再也不用舔瓶、舔盖了。

  或许你认为一瓶洗发水残余的量不算什么,但每年这些商品的消耗数量惊人,积累起来就是巨大的浪费。另外,保持包装瓶的清洁,也有利于塑料包装瓶的回收。不仅能提高回收率,还能减少清洗塑料瓶的成本。除了包装瓶,排水管道这种容易附着污物、滋生细菌的地方,还有医疗器械、电子产品外壳等需要保持清洁的物件,也可以用到这种不粘材料。不过目前这种材料仍在完善中,尚未实现商业化推广。

  近年来,不粘材料的发展“百花齐放”,就连黏性固体也能实现不粘。例如,宾州州立大学的研究团队从猪笼草的“滑梯”陷阱获得灵感,开发出了能使便便不粘马桶的超滑材料——LESS涂层。这种涂层拥有更细密的表面突起结构,由聚二甲基硅氧烷构成疏水基底,然后再喷洒上一层1微米的硅油润滑剂,它能使黏性的便便变得润滑,同时基底又将其与马桶表面隔开,这样便便就能一滑到底,不在马桶上留下令人尴尬的痕迹。但是LESS也有大多数不粘材料的通病——不够耐久。它所搭配的硅油需要后期喷涂,冲马桶500次后就需要重新再喷,对于普通消费者来说成本还是略高。

  不粘T恤、不粘包装瓶、不粘马桶,相信在不久的将来这些产品都会得到普及,让生活更舒爽。

  (来源:《万物》杂志官方微信“把科学带回家”)


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编辑: 刘坤媛
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