南佛罗里达大学发现全新聚合物纳米结构 可提升汽车油漆等产品的性能

新能源汽车讯 据外媒报道，南佛罗里达大学（USF）及其合作机构的研究人员取得突破性发现，将为制造更好的产品铺平道路，例如电池、汽车油漆和手机屏幕。

（图片来源：南佛罗里达大学）

在放大许多现代材料时，例如最新电池中一些由玻璃状聚合物制成的材料（其中包括许多塑料），会发现它们并不均匀，有点像扎染的衬衫，上面带有不同材料的漩涡。据研究人员介绍，这种“纳米级结构”可以为材料带来卓越特性，因为玻璃状聚合物的表面并不坚硬，而是具有橡胶般的稠度。

新研究正在重塑对玻璃行为的认知，这是一种结合液态和固态和物质。USF、普林斯顿大学（Princeton University）和浙江科技大学（Zhejiang Sci-Tech University）的研究人员发现，玻璃状聚合物表面发生了一种自然效应，从而形成柔顺的橡胶层。该层只有数十个原子厚，其性能完全不同于材料的其他部分。这具有广泛的技术意义，揭示玻璃状聚合物可以彼此粘附，提供了从分子层面了解抗划伤性的可能性。

USF化学、生物和材料工程学副教授David Simmons表示：“我们可以借此了解和控制玻璃状聚合物，也就是塑料，在其表面的行为方式。无论是粘在油漆上的灰尘颗粒，还是3D打印机中粘在一起的两根纤维，还是眼镜塑料镜片的表面磨损，塑料表面的这一微观层，对于材料性能具有重要意义。现在，我们第一次真正了解其本质。”

研究人员通过在不同温度下在聚苯乙烯表面释放离子液滴，形成“湿脊”（wetting ridge），即塑料表面的小脊，得到这一发现。聚苯乙烯是一种固体塑料，这是一种透明的玻璃，经常用于食品包装、消费品和建筑材料。通过进行测量，并通过超级计算机模拟模型将其放大到分子尺度，研究人员发现了这种柔软的橡胶层，以及如何控制它。这一突破性发现，可以为一些重要的材料特性，如附着力和抗划痕性，甚至在坚硬的表面上找到“最佳位置”。

这一理论类似于现代对滑冰的理解。溜冰场的顶层分子层就像水一样，即使在溜冰场结冰时，也能让溜冰鞋在表面滑行。