新研究表明纳米颗粒可能更环保

来源：纽约州立大学宾汉姆顿分校(Binghamton University, State University of New York)

作者：克里斯·科彻（Chris Kocher）

在罗马神话中，杰纳斯神有两张脸，这样他就能清楚地看到过去和未来。

Janus粒子具有类似的双重性质，因为它们经过了工程设计，使其具有两个具有不同物理特性的表面。 Janus颗粒的一种组合是一侧亲水（被水吸引），另一侧疏水（憎水剂）。

直到最近，Janus颗粒仍无法大量生产，其商业应用尚不清楚。由爱荷华州立大学的研究人员领导的宾厄姆顿（Binghamton）合着的一项研究表明，纳米粒子可能是获得更环保的油漆和涂料的关键。

Xin Yong — 宾厄姆顿大学托马斯·J·沃森工程与应用科学学院机械工程系的助理教授，与爱荷华州立大学的 Shan Jiang（大学材料科学与工程系助理教授）和 Chunhui Xiang（其服装，活动和酒店管理系的助理教授）在八月版的《材料视野》杂志上作为封面故事发表了一项研究。

Yong说：“先前的研究主要集中在这些颗粒形成的小规模结构上，因为它们具有独特的表面特性。” “在这项研究中，我们正在尝试使用这些颗粒来改善油漆和涂料的性能，这是没人想过的。”

想一想关于在房屋或公寓中粉刷墙壁的想法。要正确执行此操作，有几种常规方法。您可以先做一个底漆层，然后再做一个漆层，这可能要花两倍的时间。您可以将油漆与溶剂混合，但是溶剂对健康有危害，在通风不良的空间中，烟雾可能成为问题。或者，您可以使用水性涂料，例如乳胶或丙烯酸乳胶，但其中许多仍包含溶剂，可能不那么耐用。

电子产品，家具和许多其他产品的制造商在其制造的产品上面临着相同的选择，因此，他们必须选择对所制造的每个物品有意义的产品。

在论文“两性粒子在涂层表面的自分层”中，研究团队将亲水/疏水的Janus粒子与商用涂料混合，然后在涂料表面观察粒子如何反应。

结果：亲水面朝向表面并帮助涂料更好地粘附，而疏水面朝向表面并使其具有疏水性。研究人员还发现，粒子以不完全遵循其假设的方式更快地扩散并排列成自分层的层。

Jiang 说：“目前尚无理论可用于解释Janus粒子的自分层行为。” “但是，需要进行更多的研究以探究[颗粒]的详细机理。我希望通过充分了解Janus粒子自分层的原理，我们将能够设计出对环境更友好，性能更好的下一代“智能”涂料。

该团队认为，Janus颗粒在许多其他应用中被证明是有益的，包括化妆品，3D打印和药物制剂。

这项研究的其他贡献者包括宾汉姆顿大学的研究生Chenshengsheng。爱荷华州立大学博士后研究员Fei Liu；爱荷华州立大学的研究生Yiyi Li，Ayuna Tsyrenova，Kyle Miller，Emily Olson和Rebecca Mort；和爱荷华州立大学的本科生Devin Palm。

原文链接：https://www.binghamton.edu/news/story/2599/research-shows-potential-for-janus-particles-to-improve-paints-coatings

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