中国科学家成果登上《Nature》封面！荷叶出淤泥而不染的“续篇”来了中国科学家成果登上《Nature》封面！荷叶出淤泥而不染的“续篇”来了

◎ 陈振鹏科技日报采访人员盛利

为什么水蜘蛛可以在水上行走？为什么荷叶“出淤泥而不染”？为什么蝴蝶的翅膀不会被打湿？其实，这些都与动植物“身体”表面的超疏水性有关系。

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视觉中国供图

受上述自然现象的启发，人们逐渐掌握了制备超疏水材料以实现自清洁的“秘密”——其对水具有极好的排斥性，水滴在其表面无法铺展而保持球状且极易滚动，滚动过程中可以带走表面尘埃，从而达到自清洁效果。

但是，这种超疏水材料表面结构十分脆弱，难以实现广泛应用。如何给超疏水材料表面“披上”坚固“铠甲”？未来这种新型表面会有哪些应用？采访人员6月8日从电子科技大学获悉，日前《自然》杂志封面发表了该校基础与前沿研究院邓旭教授团队最新科研成果，该篇名为《设计坚固的超疏水表面》的论文提出，通过为超疏水表面“穿上”具有优良机械稳定性微结构“铠甲”的方式，解决了超疏水表面机械稳定性不足的关键问题。

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该论文在《自然》杂志封面刊发。受访者供图

“超疏水性vs机械稳定性”鱼和熊掌能否兼得？

荷叶为何“出淤泥而不染”？这是因为荷叶上的灰尘和污垢很容易被露珠和雨水带走，从而保持表面的清洁。近年来，源于动植物仿生学的超疏水材料由于其独特的物理性质，在表面自清洁、生物防污、防水抗结冰、流体减阻以及传热传质等领域展现出了巨大应用潜力。

在我国，以江雷院士团队为代表的广大研究群体在固液界面材料研究领域建立了坚实的理论和应用基础，并取得了丰硕的研究成果。

“然而，由于需要借助微纳米粗糙结构，超疏水材料更易磨损破碎。”论文第一作者、电子科大基础与前沿研究院博士生王德辉说，这种磨损也会暴露底层材料，改变表面局部化学性质，使其从疏水性变成亲水性，导致水滴钉扎。

“通常，传统的材料表面一旦引入超疏水性后，它的抗磨损性能就不会太好。”他说，比如轻微触碰、沙尘暴袭击等都可能导致其超疏水性能“失效” 。因此，如何保证材料表面既有良好超疏水性，又兼具较强机械稳定性，是当前超疏水材料走入实际应用领域亟须解决的关建难题。

“根据已有科学研究，人们认为材料表面的机械稳定性和超疏水性是相互排斥的两个特性。”王德辉说，这是因为通过减少接触面积的方式来增强疏水性的同时，也会导致微/纳米结构承受更高的局部压强，从而更易磨损。“这就意味着超疏水性和机械稳定性在提高一种性能时必然导致另一种性能下降。”