超疏水材料由于在自清潔，防污，防腐蝕，油水分離等方面的潛在應(yīng)用而備受關(guān)注。而，超疏水材料的實際替代和可靠性是有限的：必須是超疏水材料表面的低表面能物質(zhì)易受陽光，臭氧等氧化物腐蝕；取代是超疏水材料表面的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)易受摩擦，切割等機(jī)械力的破壞。為了提高超疏水材料的穩(wěn)定性，科學(xué)家們成功，將自修復(fù)性能恢復(fù)到超疏水材料中，制備出自修復(fù)超疏水材料。然而，現(xiàn)有的超疏水材料僅能修復(fù)單一的損傷類型，并且需要高溫條件才能同時修復(fù)機(jī)械損傷和化學(xué)損傷。現(xiàn)階段，能同時修復(fù)多種損傷的自修復(fù)超疏水材料的制備依然是一個挑戰(zhàn)。

針對以上問題，吉林大學(xué)李洋副教授團(tuán)隊以氨基封端聚二甲基硅氧烷（NH2-PDMS-NH2）和異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）為原料合成了可自修復(fù)的疏水超分子聚合隨后將PDMS-PUa，多壁碳納米管，氯化鈉在四氫呋喃中混合，固化成型并除去鹽模板，制備出多孔的自修復(fù)超疏水材料MCNTs / PDMS-PUa。 （圖1b）。研究結(jié)果表明，MCNTs / PDMS-PUa具有良好的超疏水性能，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。MCNTs/ PDMS-PUa的靜態(tài)接觸角和滾動角分別為153.2°和5.6°，甚至在1％的CH3COOH和Na2CO3溶液中浸泡12 h保持良好的超疏水性能；直到，在60℃條件下放置72 h，MCNTs / PDMS-PUa的多孔結(jié)構(gòu)沒有任何塌陷，接觸角和滾動角也沒有發(fā)生變化，保持初始的超疏水性能。

圖1。（b）MCNTs / PDMS-PUa的制備過程示意圖。

由于PDMS-PUa在室溫下既具有良好的分子運動能力，因此，當(dāng)其受到化學(xué)腐蝕而導(dǎo)致其超螺旋性能喪失后，MCNTs / PDMS-PUa內(nèi)部的PDMS-PUa分子在自由能的驅(qū)動下擴(kuò)散到如圖2b所示，當(dāng)受到等離子刻蝕的MCNTs / PDMS-PUa在室溫條件下儲存放置48小時之后，MCNTs /被破壞的表面，恢復(fù)材料原始的表面物質(zhì)組成及超疏水性能（圖2a）。 PDMS-PUa表面的水的靜態(tài)接觸角從0°恢復(fù)到150.9°，滾動角也恢復(fù)到6.8°，證明MCNTs / PDMS-PUa在下部下修復(fù)化學(xué)損傷的能力。更重要的是，由于PDMS-PUa聚合物分子間氫鍵的動態(tài)可逆性，當(dāng)兩個損傷的斷面相互接觸時，斷面PDMS-PUa聚合物分子之間再次形成氫鍵從而修復(fù)破壞的MCNTs / PDMS-PUa（圖2c）。圖2d所示，當(dāng)把切成兩半時，MCNTs / PDMS-PUa重新接觸并并在其中下儲存放置72小時，MCNTs / PDMS-PUa重新連接在一起并且可以承受自身的重量。接觸角和滾動角分別 復(fù)到153.1°和5.9°。

圖2。（a）MCNTs / PDMS-PUa修復(fù)化學(xué)損傷的示意圖。（b）MCNTs / PDMS-PUa修復(fù)化學(xué)損傷的相互接觸角。（c）MCNTs / PDMS-PUa修復(fù)機(jī)械損傷的示意圖。 PDMS-PUa室溫修復(fù)機(jī)械損傷前后的照片。

由于其穩(wěn)定的多孔結(jié)構(gòu)和超疏水性能，MCNTs / PDMS-PUa可以用于清除水表面漂浮的油污。從而，得益于MCNTs / PDMS-PUa的自修復(fù)能力，MCNTs / PDMS-PUa可以在受到化學(xué)作用腐蝕和穿刺后依然保持高效的油水分離能力。

以上相關(guān)成果以“具有自修復(fù)聚合物的化學(xué)和機(jī)械損傷修復(fù)能力的超疏水泡沫”為題。母校 接口》上。論文的通訊作者為李洋副教授。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b11858