MIT團(tuán)隊設(shè)計出的這種材料，真的一滴水都透不過去

從雨衣到軍用帳篷，防水織物已經(jīng)在我們的生活中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)的防水涂料一旦進(jìn)入環(huán)境中，常常會因為食物鏈中的生物放大效應(yīng)而在我們身體中積累，隱患重重。這也亟待研究人員找到更安全的替代品。

最近，麻省理工學(xué)院的克里帕·瓦蘭納西和 卡倫·格里森教授團(tuán)隊已經(jīng)開發(fā)出一種新型的材料，可為天然織物（如棉花和絲綢）提供防水性能，并比現(xiàn)有的涂料更加有效。這一研究成果在 6 月 29 日發(fā)表在 Advanced Functional Materials 雜志上。

麻省理工學(xué)院機(jī)械工程副教授瓦蘭納西說，“目前大多數(shù)‘防水織物實際上只是拒水，如果你將雨水滴在織物上，最終這些水還是會穿過織物?！弊罱K，僅僅是織物本身沒有濕，但水還是透過去了。而新的材料則更接近真正的防水目標(biāo)。

鑒于這些長鏈聚合物涂料在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化特點(diǎn)及在生物體內(nèi)的累積，美國國家環(huán)境保護(hù)局（EPA）正在修訂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)法規(guī)規(guī)定?！斑@些物質(zhì)在環(huán)境中廣泛存在，且很難降解。”瓦蘭納西說。

目前，用于制造防水織物的涂料常用全氟化側(cè)鏈的聚合物組成。問題在于，與已經(jīng)過研究的長鏈聚合物不同，這些短鏈聚合物不具有與長鏈聚合物類似的疏水效應(yīng)?，F(xiàn)有的涂料另一個問題是這些涂料一般是基于液體的，所以織物必須進(jìn)入液體中然后再進(jìn)行干燥處理。瓦蘭納西表示，這樣的流程往往會導(dǎo)致織物的毛孔被堵塞，所以織物無法像他們研究中那樣呼吸，因此傳統(tǒng)工藝還需第二個步驟，這一步驟中，空氣吹過織物重新打開這些孔，這就增加了制造成本并降低了一些拒水性能。

研究表明，具有少于 八個全氟烴基團(tuán)的聚合物不會在環(huán)境中持久存在，且其生物積累幾乎與 9 個或更多氟的聚合物相同。

瓦蘭納西表示，在這項研究中他們將兩者結(jié)合起來：一種短鏈聚合物，它本身具有一些疏水性質(zhì)，通過一些額外的化學(xué)處理將這一疏水性質(zhì)加強(qiáng);這一功能加強(qiáng)的實現(xiàn)，是麻省理工學(xué)院亞歷山大和邁克爾·卡塞爾化學(xué)工程教授和副教務(wù)長格里森及其合作人員通過近年來開發(fā)的引發(fā)化學(xué)氣相沉積（initiated chemical vapor deposition，iCVD）工藝完成的。

使用這種不涉及任何液體并能在低溫下完成的 iCVD 工藝， 可生成非常薄且均勻的涂層，這一涂層會與纖維的紋理保持一致而不會導(dǎo)致孔隙堵塞，進(jìn)而省去了打開毛孔的步驟。同時，這一工藝也可通過添加額外的步驟來進(jìn)行表面噴砂處理，以進(jìn)一步提高防水性能。

瓦蘭納西說，該工藝適用于許多不同的織物，包括棉、尼龍和亞麻，甚至在紙張等非織物材料上也有潛在的應(yīng)用。這一工藝已經(jīng)通過不同類型的織物以及織物不同編織圖案的測試，以及一系列實驗室測試，包括工業(yè)使用的標(biāo)準(zhǔn)雨水測試。處理后的織物不僅通過了水測試，還通過了如咖啡、番茄醬、氫氧化鈉及各種酸堿等液體的測試，并表現(xiàn)出良好的性能。

同時，這一涂料經(jīng)過反復(fù)洗滌后并沒有降解，且已通過了嚴(yán)格的磨損測試，在重復(fù) 1 萬次的磨損后涂層仍未損壞，而最終，在嚴(yán)重磨損的情況下，纖維被破壞，但涂層仍舊良好。

（摘自美《深科技》）（編輯/華生）