罗切斯特大学的郭春雷教授开发了一种可以使用激光将材料变得超疏水，图片中显示了一个正在从处理过的材料样品表面反弹的水滴。

（来源：罗切斯特大学Adam Fenster摄影）

超疏水材料在防污、防冰甚至在卫生设施等许多领域都有使用需求。据罗切斯特大学的郭春雷解释说，目前大多数疏水材料都依赖于化学涂层。

郭春雷和他罗切斯特大学光学研究所的同事Anatoliy Vorobyev在今天发表在应用物理学杂志上的一篇文章中描述了一种强大而精准的激光制图技术，这种技术可以创造出由微米和纳米尺度结构组成的复杂图案，从而给予金属新的特性。这些工作是基于这个团队前期使用类似的激光制图技术使金属变暗的研究。郭春雷指出，使用这项技术可以创造出超疏水的同时高吸光率的多功能表面。

郭春雷补充说，这种工艺的优势在于“激光在金属上创造的结构 本质上是材料表面的一部分。”这意味着它们不会被擦掉，并且就是这些结构使得金属具有憎水性。

“这种材料的憎水性强大到可以使水在表面反弹，然后再次落到表面上，然后再次弹起，然后直接从表面滚下来，”罗切斯特大学光学所的郭教授说。整个过程耗时不到一秒钟。

郭教授创造的这种材料远比特氟龙（一种常规疏水材料，常应用于不粘锅的涂层）光滑。与郭教授的激光处理金属不同的是，使水滴从特氟龙涂层表面滚落，需要在水滴滚落之前将这个表面倾斜到70度，而只需要将郭教授的金属倾斜不到5度就能使水滴从表面滚落。

水滴从超疏水表面反弹的同时，会收集并带走灰尘颗粒。为了测试材料的自清洁性能，郭教授和他的团队将从吸尘器里取出的普通灰尘洒在处理过的材料表面，只用了三滴水就将约一半的灰尘清除了，使表面一尘不染也只用了十几滴水，而且表面始终保持干燥。

郭教授对超疏水材料在发展中国家的应用潜力感到非常兴奋，这种应用潜力激起了比尔和梅林达·盖茨基金会的兴趣，他们已经开始支持这项工作。

“在这些区域，收集雨水是至关重要的，使用超疏水材料可以提高效率，而且不再需要使用具有尖角的大漏斗来防止水滞留在表面，”郭教授说。“另一种应用是制造使用起来更加清洁和健康的厕所。”

在贫水地区，保持厕所清洁是一项挑战，使用超疏水材料，不必使用水冲刷即可保持厕所清洁。

但在这些潜在应用变成现实之前仍然有很多挑战，郭教授指出，目前处理一平方英寸的金属样板需要一小时的时间。在应用到发展中国家之前，这一生产过程需要规模化。研究人员目前也在找到在其他非金属材料上使用此项技术的方法。

郭教授和Vorobyev使用超高能，且超短的激光脉冲来改变金属的表面。这种飞秒激光脉冲持续兆分之一秒的时间，但是在其短暂的持续时间内，功率峰值可以达到与整个北美电网功率相当的水平。

郭教授兴奋地强调这同一项技术可以制取多功能金属材料。金属都是光的优秀反射体，这就是它们都光泽的原因。把金属变暗可以使它们高效地吸光。将吸光特性与憎水性相结合可以得到不锈蚀且不需要太多清理的更高效的太阳光吸收器。

郭教授的团队前期曾使用激光来改性材料使其变得具有吸水性。实际上，材料的吸水性已经强大到当将材料与一滴水接触时，会使水向上流。

郭教授的团队计划集中精力提高用激光蚀刻表面的速度，同时研究怎样将这项技术扩展到其他材料，比如半导体或者电介质。

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