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川渝科技学术大会
电子科大教授邓旭作“固/液界面功能材料稳定性研究”主题报告
发布日期:2020年12月10日 19时59分01秒

今日,在首届川渝科技学术大会暨四川科技学术大会主题报告会上,首届川渝科技学术大会优秀论文一等奖获奖作者代表、电子科技大学教授邓旭作了题为“/液界面功能材料稳定性研究”的主题报告。

记者了解到,王德辉、邓旭的研究成果《Design of robust superhydrophobic surfaces》获得首届川渝科技学术大会优秀论文一等奖。

为什么水蜘蛛可以在水上行走?为什么荷叶“出淤泥而不染”?为什么蝴蝶的翅膀不会被打湿?其实,这些都与动植物“身体”表面的超疏水性有关系。报告中,邓旭介绍,通过给超疏水表面“穿上”具有优良机械稳定性微结构“铠甲”的方式,可解决超疏水表面机械稳定性不足的关键问题。

邓旭介绍,通常,减少固-液接触是增强表面超疏水性的常用手段,根据Cassie-Baxter方程,固-液接触面积的减小,有利于提高表观接触角和降低滚动角。但由于接触面积的降低,必然导致微/纳结构承受更高的局部压强,从而更易磨损,这就意味着超疏水性和机械稳定性在提高一种性能时必然导致另一种性能下降。该论文基于全新思路,首次通过去耦合机制将超疏水性和机械稳定性拆分至两种不同的结构尺度,并提出微结构“铠甲”保护超疏水纳米材料免遭摩擦磨损的概念。结合浸润性理论和机械力学原理分析得出微结构设计原则,利用光刻、冷/热压等微细加工技术将装甲结构制备于硅片、陶瓷、金属、玻璃等普适性基材表面,与超疏水纳米材料复合构建出具有优良机械稳定性的铠甲化超疏水表面。

邓旭说,该工作在集成高强度机械稳定性、耐化学腐蚀和热降解、抗高速射流冲击和抗冷凝失效等综合性能的同时,还实现了玻璃铠甲化表面的高透光率,为该表面应用于自清洁车用玻璃、太阳能电池盖板、建筑玻璃幕墙创造了必要条件。将该表面应用于太阳能电池盖板,实现了表面依靠冷凝液滴清除尘埃颗粒的自清洁方式,为少雨地区,提供自清洁太阳能电池的解决方案。基于玻璃装甲化表面的自清洁技术可巧妙地利用雨或雾滴消除粉尘、鸟类粪便等污染,长期维持太阳能电池高效的能量转换,并节省传统清洁过程中必需的淡水资源和劳动力成本。该论文创新的设计思路和通用的制造策略展示了铠甲化超疏表面非凡的应用潜力,必将进一步推动超疏水表面进入广泛的实际应用。

 

专家名片:邓旭,电子科技大学基础与前沿研究院教授,主要研究领域为材料表面科学、物理化学、仿生工程等。2020年6月3日,Nature刊发了邓旭教授团队最新研究成果“Design of robust superhydrophobic surfaces”,并被选为当期封面。邓旭作为主要发明人获得欧洲发明专利3项,美国发明专利2项,中国发明专利5项。邓旭荣获国家青年人才、四川省学科技术带头人(2019)、国际仿生学会青年委员(2019)、中国化学会仿生材料化学委员会委员(2019)、中国十大科技新锐人物(2019),中国化学会首届菁青化学新锐奖(2019)。