新研究發(fā)現(xiàn)碳納米管顯示出與水的愛恨關(guān)系

碳納米管(CNT)對(duì)于各種應(yīng)用都很有價(jià)值。碳納米管由石墨烯片制成，其卷成比人的頭發(fā)小10,000倍的管子，因而具有出色的強(qiáng)度質(zhì)量比以及出色的熱和電性能。這些特性使其非常適合各種應(yīng)用，包括超級(jí)電容器，互連，粘合劑，顆粒捕集和結(jié)構(gòu)顏色。

新的研究揭示了CNT的更大潛力：作為涂層，它們既可以排斥水也可以將水保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，這對(duì)于印刷，光譜學(xué)，水傳輸或收獲表面等應(yīng)用很有用。當(dāng)水滴落在碳納米管森林上時(shí)，碳納米管排斥水，形成一個(gè)球形。但是，當(dāng)翻轉(zhuǎn)時(shí)，水滴不會(huì)掉到地面上，而是緊貼表面。

該論文的主要作者，LAMP實(shí)驗(yàn)室的研究生Ziyu Zhou解釋說：“與超疏水的表面相比，當(dāng)傾斜時(shí)水滴容易掉落，而碳納米管森林則是超疏水的，水滴既被排斥又被吸引到CNT表面。” “這是一種愛恨交加的關(guān)系。”

潤(rùn)濕行為的關(guān)鍵是使用密集且垂直堆積在表面和固有親水性CNT表面上的CNT林。森林的高度約為100微米，并且密度很高，以至于1 cm 2區(qū)域中有超過1000億個(gè)(10 11)CNT 。一定數(shù)量的水沉入碳納米管下方并粘附在親水性材料上，而其余的則被排斥成球形。

這項(xiàng)研究代表了碳納米管森林的超疏水性的??首次觀察，碳納米管森林的液滴可以沿表面滾動(dòng)，但是當(dāng)?shù)怪脮r(shí)不會(huì)掉落。自然界中的其他表面(例如桃絨或玫瑰花瓣)也表現(xiàn)出這種潤(rùn)濕行為，可用于液體傳輸，織物涂層設(shè)計(jì)，膜選擇性甚至爬壁機(jī)器人。

這種潤(rùn)濕行為也可以用來將CNTs構(gòu)造成各種排列方式。

“先前的研究表明，在用水的情況下，碳納米管森林是不穩(wěn)定的，但實(shí)際上，水滴在這些茂密的碳納米管森林中是穩(wěn)定的，”該工業(yè)工程副教授Paul Leu博士解釋說。匹茲堡大學(xué)斯旺森工程學(xué)院，論文作者。這種潤(rùn)濕行為可用于將CNT組裝成致密的垂直陣列，表面條紋和其他可用于超級(jí)電容器，互連和其他應(yīng)用的獨(dú)特形狀。”