【解密科技宝藏-创新科技专案】台湾的市容要保持整洁并不容易，不仅因为空气中的脏污在雨后容易附着于大楼、公寓之上，也因为台湾高楼林立的环境，让大楼表面的清洁不易。因此许多原本漂漂亮亮的建筑物，才建成没有几年，就变成一副黑黑脏脏的模样。考虑到这点，工研院材化所应用化学研究组黄元昌博士的团队，便开发了一种疏水也疏油的奈米防污涂料，让雨水不仅不会成为破坏大楼外观的元凶，还可以顺便把大楼表面的脏污带走，不用人工就能维持清洁。
它是如何做到的呢？其实在自然界就能发现类似的现象，例如最广为人知的莲叶效应，当水滴落在莲叶上，水滴不会摊成一片，而是很神奇地自己集结成一颗颗圆圆的水球，不仅可以自由地滚动，而且滚过的地方仍然是干燥的。之所以会有这样的特性，是因为莲叶表皮细胞有着一根根极其微小、大约 5~15 微米高的突起，同时在这些突起上，还包覆有一层防水（疏水）的蜡质结晶。疏水的蜡质结晶可以避免水分沾黏在叶子表面，而微小的突起则会让水与叶面的夹角大于 150 度，协助保持表面张力，并维持水珠的形状。
▲莲叶表面具有超疏水性以及自洁的特性。（Source：wikimedia）
黄博士的团队所开发的技术与莲叶效应非常相像，只是他们采用硅氧烷类化合物作为原料，用溶凝胶的合成方式，形成奈米大小的二氧化硅颗粒，再将这些颗粒聚合成微米等级大小的结构。最后的成果是一种结合了奈米和微米结构的表面涂料，在显微镜下，它就像莲叶的突起和防水结晶一样，同样具有极好的疏水特性。
不过，只有疏水效果是不够的，空气中还有许多油性的脏污，能让奈米疏水层失效。为了让涂料对油性物质也能有疏油的效果，黄博士的团队在表面上以氟再做了一次处理，让涂料的表面形成一根根垂直排列的疏油“棒子”，让它不仅防止水分沾黏，连油性的物质也无法停留在表面上呢！最后，还有让涂料可以顺利吸附在表面上的黏着剂，可以根据不同的应用领域，去改变黏着剂配方，确保二氧化硅疏水层的功能与耐久性。
▲ 奈米防污技术防污测试前后结果。（Source：工研院）
虽然此计划初期的构想是以大楼屋顶、墙壁的清洁为目标，但随着涂料的改良，应用也随之扩大，如今不仅应用在高铁上，成为列车玻璃的表面涂料，让车窗可以常保清洁，也可以涂覆在卫浴设备上，既保持卫生又容易清理。目前黄博士的团队将目光放到半导体业的生产工序，以及卫星讯号的接收天线上，希望让涂料结合入高科技产品中，扩大应用层面。以莲叶效应所带出来的发明虽然看似简单，但应用却无穷尽！
（首图来源：达志影像）
