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综述:超润湿仿生防雾材料的进展与挑战

材料表面上起雾是一种常见的物理现象,它给我们的日常生产和生活带来许多不便甚至危险。例如,在微创手术中,腹腔镜表面雾气的存在使手术无法顺利进行;海上桥梁和船舶在大雾环境中极易老化和腐蚀;汽车挡风玻璃、农业温室、太阳能电池板等表面的雾滴会大大降低其透光能力,严重影响其效率。自然界中发现的防雾结构材料拥有巨大的潜力,可以使新兴的产品和技术为人类社会的日常生活提供便利,尤其在显示设备、交通、农业温室、食品包装、太阳能产品等领域的潜在应用,引起了人们极大的研究兴趣。目前,具有超润湿性的防雾材料已经成为仿生界面和材料科学中的一个热门话题。

综述:超润湿仿生防雾材料的进展与挑战

在过去十多年里,生物启发的具有超润湿性的防雾材料仅限于实验室研究,要加快工业应用,还需要做大量的工作,例如,如何提高精细表面结构的机械稳定性,如何发展简单、大规模的制备方法,以及如何在尽可能保持原有透过率的情况下,获得一些透明材料的优良防雾性能。为了快速推动该方向的发展,为该研究领域的科学家理清思路,最近,吉林大学工程仿生教育部重点实验室韩志武教授课题组对近年来发表的关于超润湿性仿生防雾材料方面的最新前沿研究成果进行了综述。事实上,材料表面的防雾性能与其表面润湿性有着密不可分的联系,它主要取决于表面几何结构和表面化学成分的结合。为了探讨其设计原则,首先对近年来生物启发的防雾表面的研究进行了系统的总结。其次重点介绍了超润湿性仿生防雾材料的机理、制备及应用等方面的最新进展。最后,对仿生防雾材料目前存在的问题和未来发展机遇与挑战进行了总结和展望。

这篇综述对于深入了解超润湿性仿生防雾材料领域将起到重要的借鉴意义,还可以吸引该领域以外的研究人员,例如,工程师(显示设备、建筑师、农业温室、食品包装和太阳能产品)、医药(内窥镜)、化工(污染气体管制)、环保和其他领域。甚至有可能启发国防和军事领域如何防御生化武器(雾的特殊形式)。相关成果发表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201704652)上。

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