對液滴具有特別浸潤性的材料外觀在天然界中廣泛存在，如荷葉、玫瑰花瓣、鯊魚皮膚等。目前，基于仿生原理，通過材料外觀化學組成及微納形貌調控能夠賦予材料外觀獨特的浸潤性。其中，外觀靜態水接觸角≥150°、滾動角≤10°的超疏水材料外觀在調控蛋白質結晶、液體定向傳輸、水分收集、小分子控制釋放、防污涂層等領域有著廣泛的應用。但是，傳統的基于微納形貌結構結合引入超薄低外觀能涂層修建的超疏水界面，其抗物理/化學干擾能力、涂層柔韌性、性能穩固性以及耐久性等存在顯明的不足。通過引入超耐磨組分、自愈合組分等策略能夠實現超浸潤材料外觀使用耐久性的明顯提拔。但是，該類策略其超浸潤界面修建過程每每較為繁瑣，這極大的限定了其大規模的現實應用拓展。

修建材料本體和外觀兼具超浸潤特征的材料系統是改善其應用穩固性瓶頸題目的最理想策略。近日，印度理工學院瓜哈提分院（IITG）的Uttam Manna研究團隊以支化聚乙烯亞胺（BPEI）、二季戊四醇五/六丙烯酸酯（5Acl）以及氨基功能化的氧化石墨烯（AGO）為質料，基于氨基和丙烯酸酯之間的1,4-共軛加成反應，無需催化劑，特別很是簡便的制備了材料外觀和基體內部都具有優秀超疏水性能的自支持塊體材料。該超疏水材料在空氣中和油相中都呈現穩固的超疏水性能，同時該材料具有優秀的機械穩固性、耐化學試劑和耐久性。

新型超疏水材料化學組成及制備過程示意圖。圖片來源：ACS Appl. Mater. Interfaces

研究發現采用BPEI和5Acl為質料進行共軛加成反應，系統并不能形成凝膠，而當加入AGO后，系統在1h內變化成凝膠狀況。通過采用無氨基功能化的氧化石墨烯進行對比實驗，可以明確GO外觀的氨基與5Acl發生1,4-共軛加成反應是系統變化成為凝膠的關鍵。同時，通過調控系統中加入AGO的量可以調節系統的成凝膠的速率。動態光散射（DLS）測試注解，在凝膠化初期加入AGO后能夠形成AGO-BPEI/5Acl納米復合物，而且隨時間延伸，該納米復合物尺寸漸漸增大。同時，紅外光譜（FTIR）測試注解凝膠系統中殘余部分未反應的丙烯酸酯功能基團，這便于采用帶氨基功能團有機小分子對凝膠系統進行進一步的疏水改性。在經過癸胺（decylamine）修飾改性后，所制備的凝膠材料在空氣中或油下都顯現出優秀的超疏水性能，水滴前進角超過160°，滾動角約為3°。

系統凝膠化過程及內在機理考察。圖片來源：ACS Appl. Mater. Interfaces

應力-應變曲線測試注解，該超疏水材料具有優秀的力學性能，且其力學性能能夠通過調節加入AGO的量方便地進行調控。當AGO含量較低時，材料硬度較大；隨著AGO含量的增長，系統彈性增長。同時，測試注解該超疏水材料系統具有杰出機械穩固性，在循環壓縮（形變量80%，1000次）形變、折疊、蜷曲、扭曲等測試過程中，系統其超疏水性能基本保持不變。

新型超疏水材料力學性能和機械穩固性測試。圖片來源：ACS Appl. Mater. Interfaces

研究人員通過體系對比實驗表現，雖然AGO加入量對系統外觀宏觀疏水性能未呈現明顯影響，但是AGO量對系統的微觀形貌有著明顯影響，這進一步影響材料系統的機械穩固性和超疏水穩固性。此外，基于該超疏水材料系統具有優秀的力學性能和韌性，該材料系統可以簡便的模塑制備成不同外形的超疏涂層。同時，該材料切片后體系測試注解，該材料系統內部和材料外觀同樣具有優秀的超疏水性、耐摩擦性以及耐化學試劑性等性能。此外，該材料系統呈現的超疏水超親油特征，可以應用于油水星散領域。

AGO含量對系統疏水性能和形貌影響考察。圖片來源：ACS Appl. Mater. Interfaces

當該含AGO超疏水材料系統在尚未變化為半固態凝膠時，該材料系統能夠在玻璃、木材、濾紙、金屬、塑料等不同材質基底外觀涂覆修建具有優秀性能的超疏水涂層。這使得該新型超疏水材料在現實應用領域有著偉大的開發前景。

AGO-超疏水涂層在不同基底的涂覆應用。圖片來源：ACS Appl. Mater. Interfaces

——總結——

Uttam Manna研究團隊基于引入氨基化氧化石墨烯二維材料結合方便的1,4-共軛加成反應，制備了外觀和內部同時具有優秀超疏水性能的凝膠材料。該超疏材料顯現出的優秀力學性能、杰出的機械穩固性/化學穩固性以及其能夠實如今不同基底涂覆的性能使其在自清潔、防腐、油水星散等現實應用領域有著廣泛的應用前景。

Strategic Formulation of Graphene Oxide Sheets for Flexible Monoliths and Robust Polymeric Coatings Embedded with Durable Bioinspired Wettability

ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 42354-42365, DOI: 10.1021/acsami.7b14028