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借助異質(zhì)材料的接觸與融合所產(chǎn)生的表面和界面的奇異功能特性，來創(chuàng)造新型材料和器件，已成為許多研究領(lǐng)域的指導(dǎo)思想。而納米層次上的表面和界面科學(xué)的發(fā)展，又為跨越物理、化學(xué)、生物、材料科學(xué)和納米科技等重大學(xué)科的新興交叉研究提供了有利時機(jī)。“二元協(xié)同納米界面材料”就是從這一新層次起步的有關(guān)功能材料研制的新材料。

 　　*，物性的二元協(xié)同互補(bǔ)性是一個普通的概念，可以表現(xiàn)為多種形式。如：親水性與疏水性（親油性與疏油性），導(dǎo)電性與絕緣性，表面幾何結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)性（如凸與凹），順磁性與抗磁性，半導(dǎo)體的p型與n型，強(qiáng)誘電體與反強(qiáng)誘電體等等。“二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)”這一新概念是以利用分子以上層次的化學(xué)和利用外場（光場、電場、磁場、熱場等等）誘導(dǎo)下的非平衡態(tài)的協(xié)同效應(yīng)為前提，在材料的宏觀表面建造二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)。該類界面材料的設(shè)計思想是，人們不一定追求合成的材料，當(dāng)采取某種特殊的表面加工后，在介觀尺度能形成交錯混雜的兩種性質(zhì)不同的二維表面相區(qū)；而每個相區(qū)的面積，以及兩相構(gòu)建的“界面”是納米尺寸的。研究表明，這樣具有不同、甚至相反理化性質(zhì)的納米相區(qū)，在某種條件下具有協(xié)同的相互作用，以致在宏觀表面上呈現(xiàn)出超常規(guī)的界面物性的材料。“二元協(xié)同納米界面材料”是按照基礎(chǔ)研究與技術(shù)投產(chǎn)高度重疊的發(fā)展模式，以便迅速建立起市場上處于地位的有重大工業(yè)前景的功能材料產(chǎn)業(yè)。

 　　研究表明，光的照射可引起TiO2表面在納米區(qū)域形成親水性及親油性兩相共存的二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)。這樣在宏觀的TiO2表面將表現(xiàn)出奇妙的超雙親性。筆者所在的研究組利用這種原理制作納米材料，修飾玻璃等建筑材料表面，使之具有自潔及防霧等效果。

 　　這種雙親二元協(xié)同原理，同樣可以用來指導(dǎo)進(jìn)一步設(shè)計和研究開發(fā)在其他基材上使用的超雙親性修飾劑。例如，在纖維及衣物上使用修飾劑，將使它們具有超雙親性?？梢栽O(shè)想洗滌衣物可以僅用清水沖洗，不再使用傳統(tǒng)的洗潔劑；同樣也可以應(yīng)用到人造血管和人造人體器官的表面修飾，以防止血栓的形成，并且改善同活體組織的兼容性，以大大延長使用壽命。上述材料，對人類生活和凈化環(huán)境都是十分重要的。

利用由下到上、由原子到分子、由分子到聚集體的外延生長納米化學(xué)方法，可以在特定的表面上建造納米尺寸幾何形狀互補(bǔ)的（如凸與凹相間）界面結(jié)構(gòu)。由于在納米尺寸低凹的表面可吸附氣體分子，所以在宏觀表面上相當(dāng)于有一層穩(wěn)定的氣體薄膜，使油或水無法與材料的表面直接接觸，從而使材料的表面呈現(xiàn)超常的雙疏性。這時水滴或油滴與界面的接觸角趨于大值。如果在輸油管的管道內(nèi)壁采用帶有防靜電功能的材料建造這種表面修飾涂層，則可實施石油與管壁的無接觸運輸。這對于輸油管安全運行有重要價值。顯然，該超雙疏性在紡織、包裝工業(yè)等領(lǐng)域同樣具有廣泛的應(yīng)用前景。

 　　借助光學(xué)和光電化學(xué)的研究理論，研制出多種具有光化學(xué)活性的納米界面材料。例如，在TiO2表面納米區(qū)域內(nèi)可以構(gòu)建光陽極與光陰極共存的二元協(xié)同界面結(jié)構(gòu)，在紫外光的照射下具有的光催化效果。可以用來分解有毒氣體（如甲醛、苯、氧化氮等），殺死其表面的細(xì)菌。該材料已在空氣凈化和殺菌抑菌方面得到應(yīng)用。