纳米自洁涂层（纳米涂层黑科技）

来源：广州日报

疏水疏油、亲水亲油等新型纳米涂料渐渐在日常生活中出现

抽油烟机油污厚重、窗玻璃水渍明显、车顶污迹纵横,桌面指纹交错……这些生活中的“小问题”早已成为人们习以为常的现象。然而,很多人还不知道的是,这些问题已经可以逐步得到解决。广州华南新材料创新园的新材料创新团队已研发的具有疏水疏油、亲水亲油等新型纳米涂料,使人们得以用一张纸巾即可轻松清理家用电器,同时还能解决各行业的现存“痛点”。

随着消费水平的升级,纳米涂层技术已经有望变为“刚需”。未来,喝酸奶不再需要舔盖子,手机屏幕可“自我”修复。

文/广州日报全媒体记者陈馨 文静

图/广州日报全媒体记者苏俊杰

喝酸奶不用舔盖了?

纳米涂层黑科技渗入生活细微处

“一句话证明你是土豪?我喝酸奶不舔盖!”这句玩笑话曾一度在“90后”中流行。先不说“舔盖”时的满足感,只说喝酸奶如果不撕开盖子来舔盖,大概有15%~20%的残留量,造成一定的浪费。生活中随处可遇到这类无伤大雅却又隐隐“膈应”的小事儿,比如化妆水在用到最后,2000元的产品可能有300元是无法全倒干净,小小的瓶口又不允许用手去掏,只能无奈丢弃。

现在,解决这些“膈应”的方法已逐步浮现。“目前实验室正在研发一项食品级的超疏水超疏油纳米涂层,用蜜蜡来做,涂在酸奶盒子内壁,是不会沾酸奶的,真的可以把它全部喝掉。”广州希森美克总经理蒋卫中告诉全媒体记者,“如果在化妆品瓶罐的内壁做了超疏处理,2000元的产品能倒得很干净。但是也有一个不好的地方,以前倒得慢,一瓶可用两个月,现在倒得快了可能一个半月就用完了。”

这种超疏水、疏油的技术是如何做到“一滴不沾”?全媒体记者了解到,这种技术借鉴自然仿生原理,就像荷叶超疏水的表面,使用纳米改性技术构造独特的微纳结构,锁住空气,防止水将表面润湿,水滴在表面上形成一个球形,无法附着基材表面,从而达到超清洁、超抗污效果。

记者在实验室看到,在涂了超疏水疏油纳米涂层的试验板上,倾倒水迅速凝成水珠滑落,而食用油、蜂蜜也宛如凝固块状般“来去无痕”,以手试之,几乎未留下任何湿润或油腻。他们还通过纳米涂层技术解决了不少常见得几乎令人以为“本就该如此”的生活问题,如厨房里的抽油烟机经年累月沾染厚重油污,难清洁不说,还因此噪声大作,怎么办?疏水疏油涂层技术,能让清洁变得容易,不需用清洁剂,一张纸即可让电器“焕然一新”。

但仅仅保持表面清洁,万一遇到碰伤、划痕怎么办?团队负责人表示,目前正在研发“自修复”纳米涂层产品,可以在汽车、手机屏等表面形成弹性体,做到“秒修复”。这种“秒修复”的原理在于涂层中有两种补给,一种是能量补给,在表面有划伤时用开水倒上去,就可“自修复”;一种是物质补给,涂层中有一些细小的微胶囊,一旦被划伤就会挤破,分泌出肉眼不可见的物质来“缝合伤口”。但目前这项修复技术有一定的限制,如果受损过于严重,暂时无法修复。记者更了解到,应用于汽车表面自修复产品将推出市场。

不过,要让碎成几片的物品比如茶杯重新“长”到一起的技术,还需要3~5年的时间。“所谓黑科技,就是可以慢慢改变我们的生活。好的技术应该让生活变得更简单,让大家都用得起。”蒋卫中如此表示。

轻轻一涂

“涂掉”行业痛点

全媒体记者了解到,除了能够渗透于家居生活细微之处,纳米涂层技术还可应用于交通、建筑、电力等各个行业,解决了这些领域的“痛点”,甚至对这些行业发展起到一定程度上的推动。例如超疏水超疏油纳米涂层技术,目前全球只有希森美克团队和美国ultraeverdry公司能够大批量工业化生产。据介绍,以往飞机每回到机场就得重上一次喷漆,时间成本和资金成本都很高,目前国内研发团队正在研究“喷一次管百次”的涂层技术,将能大幅提高喷漆效率。

除此之外,易清洁疏水疏油技术也应用在高铁、动车、地铁上,有自洁、防污、不沾灰的功能;在建筑外墙、内墙及玻璃幕墙上使用功能性纳米涂层技术,从根源上极大地节省了清洁成本等。

信息科学技术、生命科学技术和纳米科学技术被认为本世纪经济发展的三大支柱产业。其中,纳米技术又是信息和生命科学技术进一步发展的基础。未来,纳米技术和纳米材料将向新材料、微电子、计算机、医学、航天、航空、环境、能源、生物技术和农业等诸多领域渗透。业内人士指出,纵观全球,目前纳米科技在欧、美、日、韩已发展多年,而我国不少纳米科技研究尚处在起步阶段。目前,纳米涂层在国外多应用于医疗、建筑、交通等领域。

业内人士看来,与国外相比仍有一定差距,但是国内市场拥有巨大的发展潜力。目前,“纳米材料与器件”已被列为发展重点之一,重点围绕传统纳米材料的提升和新型纳米材料的研发,将着力解决纳米材料产业面临的重大共性问题,在核心纳米材料的设计、生产工艺流程的优化,以及关键技术和装备的开发三个方面形成突破。

直指长效性问题

模拟20000次清洁场景测验“保质期”

那么,这种纳米涂层能够保证多久的效果?这就涉及到一个“长效性”的问题。事实上,纳米涂层这个名字对于大众,并不陌生。蒋卫中坦言,“这类型纳米涂层技术,有团队做得比我们早,但是他们在工业端没有解决一个‘长效性’的问题,而我们的技术更着重于解决以上的问题。”

据了解,为解决纳米涂层的长效性问题,研发团队对核心树脂做了改性,接枝不同的透明纳米颗粒譬如ZrO2、Al2O3、SiO2、TiO2,让涂层具有一定的硬度、耐磨和热稳定性。

除之以外,为保证产品具有一定的长效性,团队可以帮助不同领域的使用者制定企业标准,通过一些加速实验(传统的说法是“老化实验”),以100~200个小时甚至1000个小时来模拟终端用户使用产品多年的场景。

简单来说,“例如我们需要测验涂层的耐磨性,假定一个家庭主妇一天搞5次卫生,一年大概就是1000多次,十年则是10000多次,那我们做20000次。我们的标准是让机器以一个固定的力气,并使用百洁布加洗洁精去擦该涂层20000次,看它表面是否缺陷,是否有划痕,易清洁性能是否下降,如果没有问题,那证明它的使用时间保证在5~10年。”

据悉,目前在业界,纳米涂层产品包括前端和后端两方面,前端即工厂端,在出厂之前就要保证纳米涂层能够具有3~10年的寿命。而所谓后端,则是面对大众消费者,因为他们无法将已购买到家中的电器,像在工厂中一样加热,因此只能用后期涂抹的方式,而这类型的新涂层就要保证1~2年的寿命。

从“非刚需”到“刚需”

纳米涂层市场前景可观

一天之中,你一共花多少时间打扫卫生?“下了班就累得瘫在沙发上刷朋友圈刷抖音,只想躺着,哪还有心情打扫卫生!”这是大部分都市年轻人的心声。

在生活节奏还没有如此快速的时候,纳米涂层这类新材料技术还是一个“非刚需”市场。下了班还有大量的时间使用,慢悠悠地哼着歌打扫卫生也称得上是一种“惬意”。然而,随着都市生活节奏越来越快,因此产品的自清洁、易清洁功能就变得越来越重要。

除了带来个人消费级领域的变化,在建筑市场同样有着迫切的刚需。“在国内,以往绝大部分建筑的玻璃幕墙都没有做过自清洁处理。但是现在大家逐渐意识到它的必要性,因为随着在人力成本增加,再加上需要高空作业,安全问题也亟待解决。因此,利用新材料而非简单的人力,让建筑玻璃外墙‘自清洁’,并长时间保持亮丽清洁,越来越受到市场的关注。”业内人士表示。

近几年来,纳米涂层技术逐渐往“刚需”方向走。据了解,目前功能性纳米涂层技术,在厨电、家电、卫浴行业需求量超100亿元,在交通运输、新能源行业超200亿元,在建筑、电力行业超350亿元……

对于国内对纳米新材料的研发,由于纳米涂层技术的专业化程度较高,而且需要投入的成本较高昂,因此许多科技公司处于“不会做”也“不愿做”的状态。在广东,纳米涂层技术目前主要应用在手机行业,在其他行业则较少,对于一家有意愿研发相关技术的团队而言,并没有太多经验可供借鉴。

据了解,广州希森美克自2014年至今,在研发上已经投入了近2000万元资金。之所以愿意投入资金开启一些外人看来“吃力不讨好”的实验,一个原因是在整体的创新创业环境下,政府给了较多的支持,让研发团队能够放开手脚“招兵买马”,购买设备,并在技术上做出更新的探索。

目前,研发团队有15人,并且有来自于中山大学、广州大学、复旦大学等知名高校的教授提供相关设备和技术支持。

记者观察:

作为一个新兴行业,纳米涂层技术行业并无一个通用的行业标准,许多公司都在摸索中前行,单对单地为品牌制定个性化标准。据了解,广州这家科技创新团队计划在今年牵头纳米涂层行业协会,让更多人一起进入到该行业中来,从而推动整体的发展。尽管纳米涂层在工业级、消费级市场已经逐步由“非刚需”逐渐走向“刚需”,但外界对纳米涂层的认知还有待提升,而这也是一个新兴行业必须面对的问题,因此,仍有较长一段路要走。