超疏水表面在功能涂层、防水织物、汽车、能源、微流体技术以及油水分离（环境治理）等诸多领域有着广泛的应用。自然界中，荷叶、稻叶等材料表面呈现出不同超疏水特性。道法自然，人们基于仿生策略实现了系列材料超疏水表面的构筑。然而，荷叶表面除具有超疏水特性——“荷叶效应”之外，还呈现荷叶表面超疏水、底面亲水的“两面神”（Janus）润湿性特性。模拟荷叶表面这种特性进行具有显著润湿性差异Janus膜表面构筑，目前研究开展的还相对较少。
近日，一个土耳其-德国联合研究团队以滤纸为多孔基底，通过单面修饰聚二甲硅氧烷（PDMS）/无机微纳颗粒（粒径范围从数纳米到数十微米），简便构筑了具有超疏水/亲水显著润湿性差异的“两面神”纸。这种纸具有优异的化学稳定性、机械稳定性和柔韧性，同时保持良好的透气性，在伤口处理等方面具有较大的应用前景。
“两面神”纸构筑过程示意图。图片来源于：ACS Appl. Mater. Interfaces
研究人员选用Whatman No. 1滤纸和实验室工程棉滤纸为基底材料，PDMS、硅纳米颗粒以及玻璃微球混合均匀后采用喷涂技术涂覆到基底表面，经过120 ℃加热交联处理后PDMS共价接枝到滤纸表面。该侧滤纸表面呈现出超疏水特性（CA~163.1 ± 1.2°）。同时，研究表明混入掺杂三种不同尺寸的无机颗粒（20−60微米、9−13微米、数纳米）对于超疏表面的构筑十分必要，微米级尺寸和纳米尺度的无机颗粒协同提供微纳粗糙表面。
为验证PDMS与滤纸基底存在共价键作用，研究人员对加热及未经加热处理的涂层进行索氏提取处理（3 h）。对比实验发现未经加热处理的涂层被完全从基底剥离，而加热处理后的涂层则部分保留在基底表面。EDS测试也表明加热处理使得PDMS与基底产生共价键接。研究人员进一步对”两面神”纸的内部结构进行了SEM、EDS表征，结果表明在涂层制备过程中涂层组分渗透扩散至多孔滤纸内部形成梯度化学改性结构；这一结构特性有效的保证了”两面神”纸的溶剂（水）稳定性。“两面神”纸基于底部保持亲水特性，其整体保持较高的吸水率（80 g/m2）。
涂层与基底共价键接作用验证。图片来源于：ACS Appl. Mater. Interfaces
“两面神”纸内部结构表征：ACS Appl. Mater. Interfaces
基于滤纸、表面硅橡胶涂层组分优异的柔韧性以及基底与涂层存在共价键接界面，结合无机微纳颗粒杂化改性，使得该“两面神”纸表面具有优异的超疏水润湿稳定性。在循环弯曲以及摩擦测试后，该涂层仍能维持其优异的超疏水特性。
表面涂层机械稳定性测试。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces
将该图案化的“两面神”纸用作伤口绷带，能够在保持包覆情况实现水性药物的交换，能够显著降低伤口感染率。此外，该“两面神”纸制备方法简便，易于大面积制备，适于商业化生产。
“两面神”纸用于伤口包覆。图片来源于：ACS Appl. Mater. Interfaces
——总结——
作者基于有机/无机杂化策略，简便实现了滤纸表面的超疏水改性。基于涂层分布结构控制，赋予滤纸表面/底部不同的润湿特性。同时，该涂层中的有机硅组分与滤纸基底间的共价键接保证了涂层优异的性能稳定性。该研究成果为功能性不对称膜材料的构筑提供了新的策略，可进一步拓展至其他多孔膜材料表面的润湿性调控。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Superhydrophobic Hybrid Paper Sheets with Janus-Type Wettability
ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 37478–37488, DOI: 10.1021/acsami.8b12116
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