可拉伸、半透明及耐用的超疏水柔性薄膜的制備

WaterOff

2022-08-08 08:09:02

超疏水表面，亦稱‘荷葉效應(yīng)’，因其獨(dú)有的性能而在自清潔、防冰防腐、生物傳感和微流體等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著近年來(lái)可穿戴設(shè)備、柔性材料及柔性光電器件的不斷興起，可拉伸可曲折的柔性功能化防污防水基底也逐漸引起了大家的關(guān)注；同時(shí)，具有更廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景也使得對(duì)超疏水柔性基底的需求不斷提升。然而，一方面，柔性超疏水表面依然面臨著傳統(tǒng)超疏水所存在的諸如耐磨損穩(wěn)定性的問(wèn)題；另一方面，柔性超疏水薄膜需要在不同的機(jī)械變形過(guò)程中，依然保持一定的疏水性能。疏水性、耐用性以及光學(xué)透明度等性能的提高與開(kāi)發(fā)，成為超疏水柔性薄膜是否能在光電功能器件、人機(jī)互動(dòng)界面等領(lǐng)域中進(jìn)一步普及和廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。

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澳門大學(xué)應(yīng)用物理及材料工程研究院周冰樸課題組提出了一種工藝簡(jiǎn)單，成本低，且環(huán)境友好的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)具有疏水性、半透明性、耐用性以及大規(guī)模生產(chǎn)潛力的超疏水柔性薄膜，并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的表征。研究亦展示了該薄膜作為人機(jī)界面觸摸屏的保護(hù)膜以及雨傘防水層等的潛在應(yīng)用。該超疏水薄膜在砂紙打磨和正面壓力的測(cè)試中也表現(xiàn)出優(yōu)越的穩(wěn)定性。譬如，在多周期的1MPa正面施壓、汽車碾壓及周期性砂紙打磨等處理后，均能保持相對(duì)穩(wěn)定的非潤(rùn)濕性表面性質(zhì)。而在薄膜拉伸達(dá)125％的情況下，由于其本身所特有的密集分層微纖毛陣列的存在，柔性薄膜仍具有優(yōu)異的疏水性能。經(jīng)過(guò)500個(gè)周期的往返拉伸測(cè)試，超疏水表面特性沒(méi)有明顯的退化。相對(duì)于部分已報(bào)導(dǎo)的柔性超疏水薄膜，該工作在制備方法及性能穩(wěn)定方面均體現(xiàn)出了一定的優(yōu)越性。

近年來(lái)，通過(guò)光刻倒模，原位生長(zhǎng)和靜電紡絲等方法制備的超疏水柔性薄膜已表現(xiàn)出了優(yōu)越的性質(zhì)，但往往需要經(jīng)過(guò)繁復(fù)的微納加工過(guò)程并具有高昂的制備成本。相較而言，這種“兩步法”制備的單片5厘米 × 5厘米的超疏水薄膜成本約為0.56美元，所涉及的儀器也為實(shí)驗(yàn)室的常備儀器?；诖?，研究者相信此項(xiàng)研究將會(huì)為超疏水柔性薄膜的大范圍實(shí)用化生產(chǎn)提供思路。相關(guān)論文在線發(fā)表于Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm. 202008574)上。