近日，中科院化學(xué)所有機固體院重點(diǎn)實(shí)驗室江雷研究員及馮琳博士研究小組，利用一種簡(jiǎn)單的模板覆蓋法制備了超疏水性陣列聚苯乙烯 (PS) 納米管膜。

    馮琳告訴記者，課題組運用英國whatman公司出品的具有納米級孔洞的圓形模板，將PS溶液傾倒在模板上進(jìn)行孔洞結構復制后形成了此種PS納米管膜。研究表明，水滴在這種膜表面具有很大的黏附力，即使倒置或翻轉表面水滴也不會(huì )滾落。

    馮琳說(shuō)，他們的這項研究結果是受到壁虎腳底大量納米結構剛毛產(chǎn)生高黏附力的啟發(fā)而得到的。壁虎能在光滑的墻壁上行走自如，甚至能貼在天花板上。這表明，壁虎的腳底與物體表面之間必定存在很強的特殊黏著(zhù)力，但這種力量究竟從何而來(lái)？成為數百年來(lái)一道難解的謎題。直到2000年，英國《自然》雜志刊發(fā)了美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家Full小組的研究論文，揭示出這種特殊的黏著(zhù)力是由壁虎腳底大量的細毛與物體表面分子之間產(chǎn)生的“范德華力”（即中性分子彼此距離非常近時(shí)，產(chǎn)生的一種微弱電磁引力）累積而成的。壁虎的每只腳底部長(cháng)著(zhù)大約50萬(wàn)根極細的剛毛，剛毛末端又有約400根至1000根更細小的納米分支。這種精細結構使得剛毛與物體表面分子間的距離非常近，從而產(chǎn)生“范德華力”。雖然每根剛毛產(chǎn)生的力量微不足道，但累積起來(lái)就很可觀(guān)。根據計算，一根剛毛能夠支撐相當于一只螞蟻的重量，100萬(wàn)根剛毛雖然不到一枚小硬幣的面積，卻可以支撐20公斤力的重量。如果壁虎同時(shí)使用全部剛毛，就能夠支持125公斤的力。實(shí)際上，壁虎只用一個(gè)腳趾，就能夠支持整個(gè)身體。

    馮琳告訴記者，實(shí)驗室還在世界上首次利用高敏感性的微電力學(xué)天平測量出了水滴與膜之間的黏附力。測量過(guò)程為首先將水滴固定在金屬圈上，水滴保持圓形；將PS納米管膜放置在天平上，天平可以上下移動(dòng)，在移動(dòng)的過(guò)程中，可以準確測量表面上質(zhì)量的變化。當PS納米管膜與水滴接近但沒(méi)有接觸的過(guò)程中，它們之間沒(méi)有作用力； PS納米管膜與水滴接觸開(kāi)始至離開(kāi)膜表面時(shí)，作用力逐漸增大，最大值為60 μN；PS納米管膜脫離水滴的過(guò)程中，作用力迅速降低并重新變?yōu)?，水滴也由橢圓形變成圓形。

    該研究結果發(fā)表在近期《先進(jìn)材料》(Adv. Mater. 2005, 17, 1977)上，在網(wǎng)上發(fā)表后立即引起了廣泛關(guān)注，并且被Nature雜志以News & Views的形式進(jìn)行了報道 (Nature 2005, 436, 471)。就此項研究的應用價(jià)值，馮琳說(shuō)，這種具有高黏附力的陣列PS納米管膜可以在無(wú)損失液體的傳輸上起到“機械手”的作用，比如在實(shí)驗室蛋白質(zhì)運輸等要求恒量或者貴重少量液體的運輸過(guò)程中，納米管膜可以在微量水滴從超疏水表面到普通親水表面的傳輸上起到“機械手”的作用。

信息來(lái)源：科學(xué)網(wǎng)