拒液表面在理論研究和實(shí)際應(yīng)用中都是最受關(guān)注的,例如防污、無(wú)損運(yùn)輸、微流體、生物分析、液體收集、微反應(yīng)器等。特別是防水表面發(fā)展迅速,實(shí)現(xiàn)了灰塵和水溶性污染物的快速去除。然而,由于油的表面張力較低,因此獲得拒油表面更具挑戰(zhàn)性。例如,原油泄漏后會(huì)緊密粘附在各種表面上,這會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的底物污染,甚至可能使所有設(shè)備失效。此外,制備的涂層普遍希望具有強(qiáng)結(jié)合力、高透明度、優(yōu)異的彎曲性和硬度。盡管已經(jīng)在許多材料中實(shí)現(xiàn)了個(gè)別功能,但在不相互影響的情況下滿足所有要求仍然是一個(gè)主要挑戰(zhàn)。例如,難以同時(shí)滿足超疏油性、機(jī)械強(qiáng)度和透明度,限制了實(shí)際應(yīng)用。
鑒于此,福州大學(xué)賴躍坤教授團(tuán)隊(duì)和新加坡國(guó)立大學(xué)林志群教授報(bào)告了一種穩(wěn)健的策略,通過(guò)合理設(shè)計(jì)半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在30秒內(nèi)快速制造出無(wú)氟防油涂層(LPC)。所得涂層在空氣和水下均表現(xiàn)出很強(qiáng)的粘合能力,不僅提供了優(yōu)異的拒油性(即使是對(duì)高粘度原油),還兼具出色的透明度、可彎曲性和機(jī)械穩(wěn)定性。這簡(jiǎn)單而有效的設(shè)計(jì)策略為制造具有理想特性和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的多功能材料和設(shè)備開(kāi)辟了一條新途徑,用于可持續(xù)防污、減阻、無(wú)損運(yùn)輸、液體收集和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
涂層的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)原理
圖1. 點(diǎn)擊反應(yīng)一步制備過(guò)程
涂層的防污性能
圖2. 涂層的防污性能
涂層的粘附性能(結(jié)合力)
圖3. LPC涂層與基材結(jié)合能力強(qiáng)
涂層的機(jī)械性能
圖4. LPC涂層的機(jī)械耐久性和彎曲性。
總之,該研究報(bào)道了一種通過(guò)巰烯點(diǎn)擊反應(yīng)構(gòu)建半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)來(lái)制備類液體聚合物涂層的有效方法。涂層可在30秒內(nèi)快速光交聯(lián),制備時(shí)間大大縮短。新穎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅避免了復(fù)雜的接枝過(guò)程,而且賦予表面多種特性,包括優(yōu)異的抗污性、強(qiáng)的界面結(jié)合、彎曲性和機(jī)械穩(wěn)定性。尤其是,論是在空氣中還是在水下,該涂層在不同基材上的剪切強(qiáng)度高于大多數(shù)粘合劑,無(wú)如此強(qiáng)的界面結(jié)合在先前的拒液涂層實(shí)例中是前所未有的。制成的LPC涂層還具有其他引人注目的性能,包括在各種基材上的普遍適用性、無(wú)氟和高透明度。因此,該LPC涂層可廣泛應(yīng)用于防污、減阻、無(wú)損運(yùn)輸、自清潔、液體收集和通用粘合劑。這種半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的巧妙設(shè)計(jì)策略為制備具有一系列非常理想的特性的拒液材料提供了一條快速可行的途徑,為具有理想特性和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的多功能材料和設(shè)備開(kāi)辟了一條新途徑,用于可持續(xù)防污、減阻、無(wú)損運(yùn)輸、液體收集和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
課題組網(wǎng)站:https://yklai.fzu.edu.cn/index.htm
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202204581
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