以後穿棉 T 也不怕雨淋了?MIT 開發新無毒防水塗料

作者 | 發布日期 2018 年 07 月 02 日 17:17 | 分類 尖端科技 , 材料 follow us in feedly

從雨衣、帳篷到各種戶外防水用品,目前仍多使用含有毒全氟化合物的防水塗料,有引發腫瘤生成風險。現在一個麻省理工學院團隊不只創造了無毒替代塗料,防水功能甚至更甚既有技術,團隊表示,連棉布、絲綢等材質都能應用。



防水織物塗料通常由含全氟(perfluorinated)支鏈的長鏈聚合物組成,但近年來多項研究陸續警告,全氟化學品分解後會於環境及人體累積造成毒害,美國國家環境保護局(EPA)正在修訂幾十年來相關產業的標準法規,基於安全疑慮逐步淘汰含全氟化合物的應用。

據食藥署官網解釋,全氟化合物傾向維持不變結構殘留在人體,若長期吸入含全氟烷化合物的空氣或直接接觸到皮膚,也會對健康產生負面影響,可能引起人體呼吸系統、免疫系統問題及導致新生兒缺陷。

在製程方面,目前的防水塗料必須先將織物浸入液體再乾燥處理,這做法會堵塞織物所有孔隙導致織物「不能呼吸」,所以傳統上需要第二個製造步驟,讓空氣吹過織物以重新打開孔隙。

此外,目前市面多數防水織物實際上只採取阻擋水的「防禦」對策,而不是將水反彈,如果你在大雨中站久了,水終究會通過織物,最後防水外套沒濕,但裡衣濕得一塌糊塗。

麻省理工學院(MIT)機械工程學副教授 Kripa Varanasi 團隊現在帶來了有異於傳統防水塗料的替代品,採用本身已具備一些疏水性(hydrophobic)的短鏈聚合物,再利用一種新穎的化學處理技術「起始化學氣相沉積」(initiated Chemical Vapor Deposition,iCVD)增強疏水性,不僅無毒無害,防水功能也變更好,連棉布、絲綢材質的衣料都能應用,真正達到反彈水的功能。

▲ 左為覆上新塗料的織物表面,右為未處理過的織物表面。

起始化學氣相沉積法(initiated Chemical Vapor Deposition,iCVD)由麻省理工學院化學工程系教授凱倫‧格萊森(Karen Gleason)提出,是一種用來沉積特定聚合物薄膜而無需任何液體介質的新穎技術。iCVD 可產生非常薄且均勻的塗層,遵循著纖維輪廓而不會導致任何孔隙堵塞,因此不需要經過傳統第二道處理階段。

不過該團隊增加一個稱為噴砂法(sandblasting)的額外步驟,進一步提高防水性。研究人員已在實驗室針對新型塗料織物進行各種防潑實驗,包括工業用標準雨水測試、咖啡、番茄醬、氫氧化鈉溶液等各種流體潑灑,實驗結果顯示,無論哪種液體,披上新防水塗料的織物都不歡迎它們。

首圖中右上為醬油滴(黑)、中間為咖啡滴(棕)、左上為鹽酸滴、右下為鹼性氫氧化鈉滴,其餘則為水滴。

此外,這些織物反覆洗滌後也沒有發生嚴重塗料降解情形,甚至通過嚴格磨損測試,磨 1 萬次後塗料也沒損壞;也許最厲害的是──等到布料纖維都磨壞了,塗料還是沒事。

Kripa Varanasi 說,新塗料不只適用各種類型織物,比如棉布、尼龍、亞麻布、絲綢等,連一些非織物材料如紙張也都有應用潛力,他們的研究已發表在《Advanced Functional Materials》期刊。

(首圖來源:麻省理工學院