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      科學家研制成功新的超疏水-超親水雙功能材料
      編輯:尚蒙科技無錫有限公司   時間:2019-02-06

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      研究人員首次制造出具有親水性和疏水性的高度多孔,機械柔韌和可拉伸的無機納米材料。該材料由互穿的空心氮化鎵四足體組成,具有與生物細胞膜相似的性質,可用于傳感器,微流體裝置和微機器人等應用。

      生物細胞膜由磷脂結構單元組成,可吸引和排斥水。磷脂由于其極性磷酸基團“頭部”而具有親水性,并且由于其包含脂肪酸鏈的非極性“尾部”而具有疏水性。

      通過領導的研究小組離子Tiginyanu摩爾多瓦技術大學賴Adelung基爾大學在德國現已取得這樣的雙重疏水-親水行為的第一無機納米結構。研究人員用氮化鎵(GaN)制造材料,這是繼硅之后第二重要的半導體。他們采用外延沉積技術,稱為GaN的氫化物氣相外延,在氧化鋅(ZnO)的四足微結構模板上生產GaN中空微量四足動物。這些被稱為aerotetrapods或aerogalnite(aero-GaN),同時具有疏水性和親水性。

      人工池塘溜冰者

      “我們發現我們結構的GaN結構包含微米級和納米級特征的混合物,”Tiginyanu解釋說。“單獨的GaN aerotetrapod實際上看起來非常像人工池塘滑冰者,當放置在水面上并以類似的方式與水相互作用時 - 也就是說,它的向下定位臂保持四足浮在表面上?!?/span>

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      研究人員說,他們通過將大量這些四足動物組合在一起,從他們的材料中編織出一塊防水筏。“另一種動物類比在這里很有用,”Tiginynau說,“因為豆莢與其他動物相互作用的方式與火蟻在洪水期間強力相互抓握的方式相同?!笔聦嵣?,筏子可以攜帶比自身重數百倍的液滴。由于網絡中相鄰四足動物的納米級厚壁之間的靜電相互作用,它具有耐用的結構。

      “在編織的筏子中,空心的四足動物的臂變形,由于壓電和撓曲電現象,導致壁的電極化,”他解釋說。

      自我修復和自行推進的液體大理石

      他補充說,這還不是全部:航空GaN也可以自我修復。“當我們添加超過閾值量的液體時,aero-GaN筏紋理會產生一個允許部分液體泄漏的孔。一旦超出負荷,木筏似乎會自愈?!?/span>

      研究人員還發現,當他們將水滴滾到GaN四足床上時,他們可以生產出覆蓋整個液滴表面的液態大理石GaN。當使用乙醇水溶液制造的GaN大理石放置在含有水的培養皿中時,它以高達750轉/分鐘的速度在水表面上推進。

      拓寬GaN的潛在應用

      Tiginynau解釋說,雙重行為來自空氣四足臂自由端的親水性,其閉合平面與GaN的極性晶體c面重合,外部空氣-GaN壁的疏水性。“aero-GaN的這種親水疏水特征使其能夠像飛水百合甲蟲一樣在表面上掠過,它通過四個親水爪拴在水面上,其身體的其余部分是疏水的,因此被水面擊退,“他告訴物理世界。

      他補充說,我們的工作大大拓寬了GaN在固態照明和高頻/高功率微電子和納米電子領域的傳統應用。節能的自行式微機電結構,傳感器,微流體和微型機器人只是可能受益的一些領域。

      “例如,基于aero-GaN的節能型自推進液體彈珠可用于控制密閉空間內的化學反應。并且涂有aero-GaN的液滴可以制造用于培養細胞的生物反應器,特別是考慮到GaN的高化學穩定性及其生物相容性。

      納米能源  10.1016 / j.nanoen.2018.11.049報道了該研究的全部細節。

      來源:physorg網站

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