表面纹理化提升聚合物疏水性及耐湿性的研究

为解决聚合物在潮湿环境中长期耐久性不足的问题，研究人员通过表面纹理化技术对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和高密度聚乙烯(HDPE)进行改性，显著提升其疏水性（接触角最高达160.8°）并降低吸湿率（纹理化HDPE吸湿率<1.5% vs. 光滑表面4.5%）。该研究为生物医学、航空航天等领域聚合物材料的长期耐用性提供了新策略。

　　

潮湿环境导致的聚合物降解是长期耐用性应用中的重大挑战。通过表面纹理化技术对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和高密度聚乙烯(HDPE)进行改性，可显著提升其疏水性能。研究采用去离子水(DI water)和牛血清(bovine serum)进行接触角测试，发现方形突起纹理使HDPE接触角提升至156.7°（DI water）和160.8°（牛血清），半球形纹理使UHMWPE接触角达157.3°（DI water）和159.8°（牛血清），远超光滑表面的基准值。更令人振奋的是，纹理化HDPE在90天浸泡实验中吸湿率仅为1.5%，较光滑表面4.5%的吸湿率大幅降低。研究创新性提出润湿表面分数比(wetted surface fraction ratio)概念，通过过渡态模型深入解析纹理与润湿性的关系，突破了传统Cassie-Baxter和Wenzel模型的局限。这些发现为提升生物医用植入物、汽车零部件等聚合物制品的长期性能提供了重要理论依据和技术支持。