弗萊堡大學正在開發(fā)一種防水材料，它可以通過像蛇一樣蛻皮來修復(fù)自己。

　　防水材料有自潔從擋風玻璃到玻璃瓶等任何東西的后一滴糖漿的潛力，但這些材料往往有脆弱的一面。一個可能的解決方案是制造可以自我修復(fù)的防水涂料，在德國的佛雷堡大學的JürgenRühe領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組已在這樣做了。它們的超疏水性材料在受損后將其外皮像蛇一樣蛻掉來自修復(fù)。

　　受天然防水表面的啟發(fā)，如對蓮花葉和水黽的發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)開發(fā)了許多不同的超疏水材料。一些成功的是那些使用較大的微觀結(jié)構(gòu)支撐的納米結(jié)構(gòu)涂覆的基材。盡管這種材料很有用，但他們易于損壞并且一道劃痕就足以破壞其疏水性。

　　為了克服這一點，Ruhe的團隊開發(fā)了一個由相疊的三層構(gòu)成的新自愈材料。頂層是一個由聚1H，1H，2H，2H-全氟癸基丙烯酸酯（PFA）組成的疏水膜，也被稱為“納米草”，它從由它表面伸出的尖銳的，圓錐狀的納米結(jié)構(gòu)獲得疏水性能。在這一層下面是聚乙烯吡咯烷酮（PVP），一種用于各種醫(yī)療應(yīng)用的水溶性聚合物。底層是一個超疏水薄膜硅納米草。

　　自愈疏水材料的橫截面(來源:美國化學學會)

　　這個想法是，如果頂層被劃開，材料可以被水浸沒滲透到劃痕并溶解中間聚合物層。這使得損壞的頂層松散和脫落，露出下面的新的疏水層。

　　據(jù)該小組說，蛻皮材料仍然在實驗室階段，需要做更多的工作來加強頂層以防止劃傷破壞下層。但如果他們成功了，他們的多層方法可能會引出更具彈性的自潔和防水材料。

　　通過兩步法在碳/碳（C/C）復(fù)合材料上制備自愈合的純SiC涂層，以保護C/C復(fù)合材料免受氧化。首先，通過氫硅油（H-PSO）的熱分解在基板表面上獲得SiC納米線。第二，通過在氬氣氣氛中高溫浸潤硅來制造厚度為100-200μm的涂層。通過X射線衍射（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）觀察涂層的形貌和相組成。對樣品進行氧化實驗，結(jié)果表明所得涂層由純SiC組成，并且具有一定的自愈能力。SiC自修復(fù)涂層使得C/C復(fù)合材料的抗氧化性能顯著增加，并且它可使C/C的復(fù)合材料在1400°C的空氣條件下超過4小時而不氧化，相應(yīng)的質(zhì)量損失只有0.71%。

　　復(fù)合材料由于其高比強度，高比模量，低線膨脹系數(shù)，好的耐磨性，而廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)，包括且不限于航空航天，冶金，制藥，生物技術(shù)，化工等行業(yè)。但是C/C復(fù)合材料在370以上°C易于發(fā)生氧化并且超過500°C時氧化率迅速急速增加。氧化質(zhì)量損失使其性能大幅降低，這限制了其在高溫下的廣泛應(yīng)用.

　　解決這一問題的關(guān)鍵在于提高高溫下C/C復(fù)合材料的抗氧化性能。SiC涂層可以從氧氣中隔離碳材料，從而顯著提高其抗氧化性能。

　　除此之外，它還可以防腐蝕且明顯增加沖擊強度。近年來，大量的努力一直致力于SiC涂層的制備。為了減少涂層和C/C基體之間的熱膨脹系數(shù)（CTE）的不匹配，研究人員在制備過程中加入了異質(zhì)元素，如Al2O3，CrSi2和MoSi2.14-16。然而，在SiC涂層制備過程中引入的異質(zhì)元素在高溫下可能污染使用環(huán)境，從而在一些應(yīng)用中不能用此涂層。由于其優(yōu)異的性能，如熱穩(wěn)定性、高強度、高的熱傳導(dǎo)率，SiC納米線有很大的潛力來作為陶瓷增強材料。它們有望為SiC涂覆的C/C復(fù)合材料提供有效的保護，并確保SiC涂層的純度。

來源：新材料在線

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