一种高技术涂层网格可从穿过的水中将油截取出来。该技术的进一步发展，研究人员表示，“可以用网将泄露的油截住。”

 

当水（蓝色）穿过时，这种网格将油（红色）截取下来。照片由俄亥俄州立大学Jo McCulty拍摄

俄亥俄州立大学一个实验室中，一块不起眼的不锈钢网片却可使未来的环境清理发生巨大的不同。

将一种几乎不可见的厌油涂层涂在网格表面，可使水通过而油却无法通过。

测试过程中，研究人员将水和油混合，注入到网格。水通过网格渗透到烧杯下面的地上。油附着在网格上面，倾斜网格可将其轻易的倒到烧杯中。

网格涂层是俄亥俄州立大学开发的自然仿生技术中的一种，在Nature Scientific Reports杂志上发表过两篇相关论文。潜在的应用涵盖清理溢油、地下石油矿床跟踪等。

“扩大规模就可以用网捕捉漏油了。”俄亥俄著名学者Bharat Bhushan和俄亥俄州立大学机械工程教授Howard D. Winbigler表示。

该项研究受到荷叶的启发，荷叶具有凹凸不平的表面，超疏水而亲油。为了制备一个相反的涂层，Bhushan和博士后研究人员Philip Brown通过嵌入表面活性剂分子的聚合物覆盖凹凸不平的表面，其中表面活性剂就是为肥皂和洗涤剂提供清洁能力的材料。

喷射精除尘的二氧化硅纳米颗粒到不锈钢网格上，制得一个随机的凹凸不平的表面，并在其上面涂上聚合物和表面活性剂层。

二氧化硅、表面活性剂、聚合物、不锈钢都是无毒的，且相对低廉，Brown这样说。他估计每平方英尺这种网的成本不足一美元。

涂层只有几百纳米（一米的十亿分之一）厚，几乎无法察觉。与未涂层的网格相比，触摸涂层网格也不会感到任何的凹凸。这种涂层只有70%的透光度，没什么光泽。

研究人员选择二氧化硅有部分原因来自于玻璃（二氧化硅是玻璃的一个组分），他们希望将这种技术应用于制造无污玻璃涂层。这种涂层只有70%的透光度，可用于某些汽车玻璃，例如镜子，但不适用于大多数的窗户或智能手机屏幕。

“我们的目标希望得到90%以上的透光度。”Bhushan说，“所有的涂层中，层成分的不同组合将导致不同的性能。关键在于合适层的选择。”

他解释到，不同于厌油，某些纳米颗粒层的组合可以吸油。这样的颗粒可用于探测地下石油、帮助清理溢油。

纳米结构的形状同样起到作用。另一个项目中，研究助理Dave Maharaj正在研究表明由纳米管组成的情况。不同于二氧化硅，他采用能与油相混合的二硫化钼纳米管进行实验研究。这些纳米管比人类的头发丝小约一千倍。

Maharaj测试了纳米管表面的摩擦，并将其压缩测试了其能承受的压力。

“纳米管的结构中存在固有缺陷。”他说，“在高负载下，这些缺陷将导致纳米光层剥离，并形成一个摩擦系数大大降低的光滑表面。”

Bhushan设想钼化合物与油具有良好的相容性，结合两者有望减小摩擦系数，可作为液体润滑油的添加剂。另外，对于微纳器件而言，商用油可能由于太黏而使其无法有效运行。在此，他认为仅使用钼纳米管或许可以减小摩擦。

这项工作开始于十多年前，当时Bhushan刚开始着手模仿荷叶纹理的纳米结构涂层的构建和专利申请。从那时起，他及其团队一直致力于这项研究在不同状况下的放大和定制。

“研究了如此多的自然表面，从树叶到蝴蝶翅膀以及鲨鱼皮，了解自然界解决某些特定问题的方式。”Bhushan说，“现在，我们想要超越大自然，解决新问题。”

“自然界已经达到了极限。”Brown表示同意，“我们需要将合成材料带到一个自然界无法达到的化学层次上。”

这项工作由美国化学学会实验研究资金（the American Chemical Society Petroleum Research Fund）、美国国家科学基金（the National Science Foundation）、日本Dexerials公司（原Sony集团化工部）的资助。

新材料在线编译整理——翻译：菠菜    校正：摩天轮