Lotus leaf inspired robust superhydrophobic coating from strawberry-like Janus particles

2015年4月17日 NPG Asia Materials 7, e4 (2015) doi:10.1038/am.2015.33

自浄表面: イチゴ形の粒子で水をはじく

自己集合性のイチゴの形のヤヌス粒子できたコーティングは、普通の表面を超撥水性(超疎水性)材料に変えることができる。これは、中国科学院のZ Yangたちによって初めて見いだされたもので、「ヤヌス」性つまり二面性を持つ微小シリカ粒子のゾルゲル法による合成が関わっている。特殊な界面活性剤のおかげで、このナノ粒子の片面はイチゴに似たでこぼこした曲面になるが、もう片方の面は平坦になる。研究チームは、ヤヌス粒子の平坦な親水性表面を反応性前駆体で修飾した後、エポキシ樹脂で被覆したガラスシート上に、このヤヌス粒子の水分散液を吹きつけた。水が蒸発すると、平坦なシリカ面が共有結合的にエポキシ樹脂に固定されるため、超疎水性の突起でできた一様なコーティングが露出する。このヤヌス粒子でできたコーティングは、非常に丈夫なうえ、工業的に妥当なスケールで複雑な基板に塗布できる可能性があるので魅力的である。

Haili Yang, Fuxin Liang, Ying Chen, Qian Wang, Xiaozhong Qu & Zhenzhong Yang

Self-cleaning surfaces: strawberry shields forever
A new coating made from self-assembling, strawberry-shaped Janus nanoparticles can turn ordinary surfaces into ultra-water-repellent materials. This first finding by Zhenzhong Yang and colleagues at the Chinese Academy of Sciences involves using a sol-gel process to synthesize tiny silica shells with ‘Janus’, or two-faced properties. Thanks to the presence of special surfactants, one side of the nanoparticle forms a curved, bumpy surface resembling that of a strawberry, whereas the other side is flat. The team modified the flat, hydrophilic surface with a reactive precursor and then sprayed an aqueous dispersion of the particles onto an epoxy-coated glass sheet. Water evaporation caused the flat silica side to covalently anchor to the epoxy, exposing a uniform coating of superhydrophobic bumps. These coatings are attractive because they are remarkably robust and could be applied to complex substrates at industrially relevant scales.


NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)