液浸塗層，顧名思義指的是將某種特殊的液體固定在固體表面形成的薄膜。這種技術主要套用於包裝行業中，通過在容器內壁上鍍膜來切斷其承載物質和容器的直接接觸（尤其是粘性的物質，如牙膏、番茄醬等），以達到潤滑的作用。
相較於超疏水表面，液浸塗層的優勢在於其安全性、耐用性及選材靈活性（能針對承載物質的特性選擇不同的液浸液體）。
基本介紹
技術來源,原理,研究背景,科學解釋,特點,套用,當下的套用,潛在的環保可能,
技術來源
這種名為液浸層的技術（Liquid-Impregnated Surface，簡稱為 LIS）由LiquiGlide公司開發並使用。該公司是由麻省理工學院的Kripa Varanasi博士和其學生Dave Smith在2012建立的，目標是通過改變物體表面的理化性質來提升其在各個方面（如交通，醫藥，水電等）中的套用表現。而在這當中，液浸層技術最突出的套用便是在物體的表面鍍膜，以達到儘可能切斷粗糙表面和液體的接觸，進而減少摩擦的效果。
原理
研究背景
常規固體材料的表面在微觀的視角下往往都是凹凸不平的，具有一定的結構和形狀，這導致液體在其表面流動時會產生相當大的摩擦力；而在後者大於重力時，液體便無法在靜置的情況下流動。即使是表面十分光滑的固體基質，液體在其表面也常常會因前者的親水性受到拖拽，導致流動性下降。而LiquiGlide 在研究和實驗後發現，經過特殊的處理工藝，固體基質凹凸不平的結構可以被塑造成特定的形狀（例如在該公司的技術中，處理過後的固體表面呈現出規整的顆粒狀，不同顆粒之間的距離以及顆粒本身的大小能夠被把控），而這就使得把特定的液體“鑲嵌”進固體不平的表面成為可能，該過程也就被稱之為“液浸”。
原圖為LiquiGlide官網的概念圖
科學解釋
從微觀的尺度下觀察，與固體表面接觸的液體由分子構成，而這些流動性較大的液體分子與固體表面的分子間會產生分子間作用力（確切地說，為粘結力），並每時每刻受其影響。當液體處於特定的位置，例如兩面相隔距離較小（從微觀下觀察）的固體壁中間，這種粘結力，加之液體本身表面張力的影響，會形成一種合力使得液體順著管壁的方向流動；在此種合力的強度大於重力時，液體甚至會從下而上運動。這種現象也被稱之為毛細管作用。因此，如能基於該現象產生的原因找到某種理想的液浸類液體，既能代替固體與另一種液體接觸以減少摩擦；同時其理化性質又能夠和固體表面紋理形狀結合以增強毛細管作用，最終使得液體在固體表面結構中充分流動並填補空隙；就能設計出針對某一容器高效的待承裝液體——液浸類液體——特殊固體外殼及表面結構塗層來大幅度減少承裝液體與固體外殼的摩擦，最終使得前者在容器壁上的滯留量大大減少，節約資源並減輕了該容器被丟棄後的清理工作，為二次利用提供了極大的便利。
特點
總覽
液浸塗層技術指的是多種材料的多元組合，而不僅限於一或兩種；因此可通過改變其成分來得到不同理化性質的塗層。在所有的性質中，潤滑是最常見的一種；同時，在安全性和穩定性方面，LIS也優於大部分同類的材料。
與超疏水技術的對比
液浸技術除了具有突出的潤滑作用（基於此，這種液浸塗層又稱潤滑劑浸塗層，即 Lubricant-Impregnated Surface，亦稱 LIS），其安全性和可持續使用性和較為普遍的超疏水面技術（Superhydrophic Surface）相比也更勝一籌。常規的人造超疏水面都以“蓮花效應”（Lotus-Leaf Effect）為參考對象，其本質是相似相溶原理；水是極性分子，因此在非極性的物質（例如油）中溶解度較小。對於自然界中的蓮葉，其凹凸不平的葉表皮基質上有一層化學性質與蠟相似的覆蓋層，以此起到疏水的作用。此種生物仿生技術套用的時間早於 LiquiGlide 的液浸技術，但後者具有更大的開發潛能。超疏水技術已在多個工業領域得到了大量的套用（如顯示屏防霧，防污塗層，微流設備），但在日化品製造（如牙膏等）和食品製造（如盒裝優酪乳、番茄醬等）等涉及人體大範圍直接接觸或食物攝入方面則受限較大。最主要的原因是，超疏水面的疏水效果和安全保證往往不可兼得——相較於前者，液浸技術具有更廣闊的選材空間，不同的搭配也為其各方面的性質提供了更多的可能；此種可定製性為該技術的創造了更多的套用潛能。例如在食品加工產業中，相比於常常限制於非極性材料的超疏水技術，液浸技術更有可能找到兼具安全性和實際效果的特質材料；因此在類似的產業中擁有更大的套用空間。再者，超疏水技術一般而言不適用於粘稠液體或膠體的潤滑，其排斥作用有限；除此之外，高精度的超疏水面往往穩定性不足，容易受結霜及疏水面破裂的影響，這便限制了此種材料的使用壽命。
套用
當下的套用
LIS技術的發明使得許多之前粘稠物體的存取問題得到了長足的改善。而在現實中的套用實例，尤其是在牙膏製造方面，也已證明此種技術具有較高的商業價值。例如在2021 年六月份，某一運用LIS技術的系列牙膏成功在歐美上市。該系列運用了為牙膏定製的液浸技術，在牙膏軟管的內壁上附著了新型塗層，使得牙膏更容易擠出；此種套用不僅提高了用戶日常使用的便捷程度，更大量減少了牙膏被丟棄時的殘餘。又比如，LiquiGlide公司曾實驗性地將某種特質的液浸塗層材料套用到油漆桶的內部中，結果出類拔萃；相比於沒有處理過的產品，其利用率得到了極大的提升。而這項技術如果能進一步套用到家用洗衣液，優酪乳瓶甚至汽油儲存當中，社會資源的利用率將會進一步提升。
潛在的環保可能
液浸塗層技術僅在節省社會資源的方面就已展現出不小的潛力。針對上文所提及的牙膏樣品而言，經測試此款產品幾乎可以將牙膏的剩餘率從常規的13%降至0%，對於牙膏這類在消費者群體中形成剛性需求的消耗品來說，無疑是巨大的進步。
更進一步地說，此技術或可為一大類在現階段難以回收的廢品提供經濟、高效的回收途徑。對於用於承載粘性流體的容器（如優酪乳盒、蚝油瓶等），LIS的套用將通過充分利用原本無法消耗的殘餘，來極大地簡化它們在被丟棄後的結構複雜性，消除其與一般的簡單廢品（如塑膠袋、寶特瓶）在成分上的隔閡。如能實現，這類廢品或可被納入現有的回收體系中，實現部分物質循環，而非遭到掩埋或通過其他方式流入自然界。對於上述現階段難以回收的廢品，其中的一大原因是多數社會組織礙於成本和效果等現實條件的限制，並不願意在它們的回收上投入資源；而液浸技術或許可以為此等舉措指明其中一條道路，鼓勵綠色、低污染回收方式的發展可能。
