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  創(chuàng)新點(diǎn)：華南理工大學(xué)海洋工程材料團(tuán)隊(duì)提出了一種具有通用性的“分步反應(yīng)，聚合賦能”策略，通過將以往溶膠-凝膠反應(yīng)分步驟進(jìn)行，并引入“環(huán)氧-氨基”交聯(lián)體系，制備了集高強(qiáng)韌、高耐磨、高透明、自清潔以及防污等多功能一體化的“聚合物陶瓷”涂層，在海洋工業(yè)、柔性電子設(shè)備等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。

  兼具“類陶瓷”和“類聚合物”性質(zhì)(即聚合物陶瓷)的涂層在海洋工業(yè)、柔性電子設(shè)備中具有廣泛而又迫切的需求。例如：高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳、可折疊電子器件的防護(hù)涂層既需要具有高強(qiáng)度以抵御外界沖刷和磨損，還需要具有高韌性以緩沖沖擊能量和適應(yīng)于頻繁的彎曲。此外，將高透明性、自清潔等功能與聚合物陶瓷涂層相結(jié)合對(duì)于滿足日益增長(zhǎng)的柔性顯示行業(yè)應(yīng)用需求非常重要。特別是，涂層的抗生物污損能力已引起人們廣泛的關(guān)注，因?yàn)楦街谠O(shè)備表面的細(xì)菌等微生物不僅會(huì)增加表面粗糙度、降低透明度和腐蝕設(shè)備表面，甚至?xí)䦷?lái)傳播疾病的風(fēng)險(xiǎn)。因此，開發(fā)集透明、耐磨、自清潔、防污等多功能一體化的“多面手”聚合物陶瓷涂層具有重要應(yīng)用價(jià)值。

圖1. 分步反應(yīng)法制備多功能聚合物陶瓷涂層示意圖

  在該體系中，硅氧烷納米團(tuán)簇和聚合物網(wǎng)絡(luò)間的巧妙結(jié)合，使其具有高透明度(透射率>92%)、高硬度(6-7 H)、高耐磨性(超過200次鋼絲絨磨損)和高柔韌性(10 mm彎曲直徑，可以被多次彎曲而不開裂)等特點(diǎn)；同時(shí)，由于體系中含有低表面能聚二甲基硅氧烷(PDMS)和抗污性雙親性調(diào)聚物(S-FP)，該涂層還具有優(yōu)異的自清潔、抗油污和廣譜抗菌能力，即使經(jīng)過400次加速磨損后，該涂層上述性能仍然沒有降低 (圖2)。特別是，通過改變硅氧烷納米團(tuán)簇前驅(qū)體或交聯(lián)劑組成可以很便捷地調(diào)整上述涂層的力學(xué)性能和防污能力。

圖2. 聚合物陶瓷涂層性能：(a) 透明性、耐磨性；(b) 柔韌性；(c) 抗菌性；(d) 自清潔性；(e) 應(yīng)用

  該工作證明“分步反應(yīng)、聚合賦能”策略是一種簡(jiǎn)單而又具有通用性的制備多功能聚合物陶瓷涂層的新方法。該策略對(duì)構(gòu)筑單元的結(jié)構(gòu)、有機(jī)-無(wú)機(jī)組分的比例以及交聯(lián)形式調(diào)控更為精確、便捷，可有效解決以往涂層存在的柔韌性與高強(qiáng)度無(wú)法共存、缺乏功能、可調(diào)控差等技術(shù)難題；所制備的涂層剛?cè)岵?jì)，集高強(qiáng)韌、高耐磨、高透明、自清潔以及防污等多功能一體化，在海洋工業(yè)、柔性電子設(shè)備等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。相關(guān)工作以“Multifunctional Hard Yet Flexible Coatings Fabricated Using a Universal Step‐by‐Step Strategy”為題發(fā)表在Advanced Science上，華南理工大學(xué)碩士生張?jiān)坡?/span>為本文的第一作者，馬春風(fēng)教授為本文的通訊作者。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202200268