可拉伸、半透明及耐用的超疏水柔性薄膜的制備

WaterOff

2022-08-10 09:31:51

超疏水表面，亦稱‘荷葉效應’，因其獨有的性能而在自清潔、防冰防腐、生物傳感和微流體等領域有著廣泛的應用前景。隨著近年來可穿戴設備、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注；同時，具有更廣闊的應用場景也使得對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超疏水所存在的諸如耐磨損穩定性的問題；另一方面，柔性超疏水薄膜需要在不同的機械變形過程中，依然保持一定的疏水性能。疏水性、耐用性以及光學透明度等性能的提高與開發，成為超疏水柔性薄膜是否能在光電功能器件、人機互動界面等領域中進一步普及和廣泛應用的關鍵。

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澳門大學應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單，成本低，且環境友好的方法來實現具有疏水性、半透明性、耐用性以及大規模生產潛力的超疏水柔性薄膜，并對其性質進行了系統的表征。研究亦展示了該薄膜作為人機界面觸摸屏的保護膜以及雨傘防水層等的潛在應用。該超疏水薄膜在砂紙打磨和正面壓力的測試中也表現出優越的穩定性。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，均能保持相對穩定的非潤濕性表面性質。而在薄膜拉伸達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，柔性薄膜仍具有優異的疏水性能。經過500個周期的往返拉伸測試，超疏水表面特性沒有明顯的退化。相對于部分已報導的柔性超疏水薄膜，該工作在制備方法及性能穩定方面均體現出了一定的優越性。

近年來，通過光刻倒模，原位生長和靜電紡絲等方法制備的超疏水柔性薄膜已表現出了優越的性質，但往往需要經過繁復的微納加工過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驗室的常備儀器。基于此，研究者相信此項研究將會為超疏水柔性薄膜的大范圍實用化生產提供思路。相關論文在線發表于Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm. 202008574)上。