通过在基底上构筑低表面能的特殊（re-entrant）微纳复合结构，超双疏（superamphiphobic）表面可以实现低表面张力的液体在其上呈现接触角大于 150° 的Cassie 状态，其在自清洁、抗污、抗腐蚀以及液滴操控等领域具有广泛的应用前景。其中，柔性超双疏表面因其抵抗形变的疏液稳定性而受到柔性电子产品、人造皮肤和织物制造等领域的关注。然而，面向这些在实际应用中会产生拉伸形变的领域，如何提高材料的机械稳定性并在高度拉伸状态下保持对低表面能液体超疏性能的涂层材料具有极大的挑战。
在传统超双疏表面的制备中，通常构建致密的、且具有低固-液接触比例分数的结构来维持稳定的疏液状态；然而，该类表面往往会在形变作用下，发生结构断裂从而失去超双疏性能。近日，中国科学院化学研究所的刘杰研究员和马普高分子所Hans-Juergen Butt教授在Advanced Materials 期刊上发表论文，该工作转变思路，创新性地通过低压喷涂的简单方法，并以聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为粘合层将硅纳米丝（silicone nanofilaments）固定到了预拉伸的弹性基材上（如 cis-1,4-聚异戊二烯），制备了具有相对疏松分布的微纳米结构且抗超高拉伸形变的超双疏表面。通过形变诱发结构重排作用，该超双疏表面在高达225% 的拉伸应变下仍可以保持其对水和正十六烷（表面张力：27.4 mN m-1）的超疏液性能，并且表面的超双疏性与微观形貌在超过1000次拉伸-回弹循环后仍能保持不变。
利用上述优势，他们设计了低成本的液体操纵平台，对于生产可重复使用的生化检测微系统具有重要意义。同时，该工作中所提出的柔性超双疏表面的制备方法也在制备具有稳定疏液性能的柔性电子芯片以及人工皮肤方面，有着巨大应用前景。该文章第一作者为马普高分子所博士生周骁腾，通讯作者为刘杰研究员。
图2. （a）可拉伸超双疏表面在不同应变下的疏液性能。（b-d） 原位观测超双疏表面在拉伸过程的结构重组。
图3. 可拉伸超双疏表面在数千次拉伸-回弹循环后疏液性能的稳定性。
Fabrication of Stretchable Superamphiphobic Surfaces with Deformation-Induced Rearrangeable Structures
Xiaoteng Zhou, Jie Liu, Wendong Liu, Werner Steffen, Hans-Jürgen Butt
Adv. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adma.202107901
刘杰，中国科学院化学研究所研究员 (2021年9月至今)，博士生导师。《中国化学快报》（Chinese Chemical Letters）青年编委。主要研究方向为：控冰高分子材料、有机硅功能涂层材料、和微相界面反应。近年来以第一和通讯作者在Adv. Mater.、Angew. Chem.、Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., Matter等期刊发表论文，授权国家发明专利3项，PCT欧洲专利1项。
https://www.x-mol.com/groups/liujie
招聘信息：中国科学院化学研究所绿色印刷实验室控冰材料团队王健君研究员和刘杰研究员长期招聘博士后和科研助理，有意者请将个人简历等相关资料发送至liujie123@iccas.ac.cn，邮件标题请注明“姓名+应聘职位”。
点击“阅读原文”，查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊
X-MOL资讯