海軍開發出可防水的艦艇塗料

密歇根大學研究生研究助理Mathew Boban把十六烷油倒在一個玻璃載片上，載片塗覆一層超疏液的塗料，這種從石油中分離的高粘性油很容易從玻璃上滑下來。美國海軍研究辦公室正在資助一項研究，目的是研究超疏液的塗層如何減少艦船、潛艇和無人駕駛水下潛艇的摩擦阻力(船體在水中運動時產生的阻力)。

圖源： Robert Coelius，密歇根工程通信與市場營銷專業

它能防水、油、酒精，甚至花生醬，還能為美國海軍節省數百萬美元的船舶燃料成本，減少船舶消耗的能源，提高作戰效率。

美國海軍研究辦公室正在贊助密歇根大學材料科學與工程副教授Anish Tuteja博士開發的一種新型的「超疏液」塗料。這種化學塗料透明、耐用，可應用於多種材料表面，抵抗幾乎任何一種液體。

海軍最感興趣的是，在艦船、潛艇和無人駕駛的水下潛艇上，超疏液塗料如何減少摩擦阻力（船體在水中運動時產生的阻力）。

類似於在游泳池中慢跑時受到的摩擦阻力，由於水的阻力，每前進一步都變得更加困難，需要更多的能量和努力。

美國海軍研究辦公室海戰和武裝部的項目官員Ki-Han Kim博士說：「船舶燃料消耗的很大一部分（在低速時高達80%，在高速時為40% - 50%）是為了保持速度和克服摩擦阻力。如果我們能找到一種方法來大幅降低摩擦阻力，船舶將會消耗更少的燃料或電池電力，並獲得更多的操作。」

Tuteja的超疏液塗料可能是一個解決方法。想像一下，兩艘船以同樣的速度航行，其中一艘需要克服摩擦阻力，另一艘則塗覆著一層塗層，使得水很容易形成水珠並從船體上滑落。理論上，塗覆塗層的艦艇可以減少燃料的消耗，因為在保持速度的同時，它不需要抵抗那麼大的水流阻力。

雖然防水塗料並不新鮮，但研究人員很難製造出一種既能抵抗大多數液體，又能夠長時間牢固地粘在各種材料表面的塗料。以一個塗有特氟龍塗層的鍋為例，水會在鍋里滾動，而食用油則會流得到處都是。

Tuteja說：「研究人員可能會用一種非常耐用的聚合物基體和一種超級防水的填充劑混合在一起，但這並不一定會形成耐久的、超疏水的塗料。不同的聚合物和填料具有不同的相溶性（兩種物質混溶的能力），簡單地結合最耐久的單個成分並不會形成最耐久的複合塗料。」

為了設計創新塗料，Tuteja和他的研究小組在計算機資料庫中查詢了大量已知化學物質的性質。然後，他們根據每種物質的分子性質，輸入複雜的數學方程，以預測兩種物質混合後的性質。在分析了數百種組合之後，研究人員找到了合適的組合。

在實驗室測試中，這種分子結合體經受了考驗。這種類似橡膠的混合物可以噴塗、刷塗、浸塗或旋塗在許多材料的表面，並且可以緊密地粘合。塗層還可以承受刮擦、凹陷和其他日常使用中的危害，分子分離的方式使得塗層更透明。

除了減少摩擦阻力，Tuteja還設想了超疏液塗層的其他軍事用途，包括保護高價值的設備，比如感測器、雷達和露天的天線免受天氣的影響。

除了可以減少摩擦阻力的超疏液塗層，美國海軍研究辦公室還贊助了其他類型的塗層研究，以防止船舶和飛機被腐蝕，並抵抗生物淤積（船體上積聚的藤壺）。類似的塗層還可以防止在寒冷地區作業船隻結冰，或者使除冰比傳統的刮冰方法更容易。

Tuteja的團隊正在對這種超疏液塗層進行進一步的測試，但他們計劃在未來幾年內將其實現小規模的軍事和民用用途。

翻譯：鍾艾辛

審校：楊鎬羽

原文鏈接：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180622174812.htm

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