SLIPS超滑技術(shù)還好使嗎？

WaterOff

2022-08-10 09:44:17

含液光滑表面（Slippery liquid-infused surface）是近年興起的一類(lèi)仿生界面,其由美國(guó)哈佛大學(xué)的Aizenberg教授等人在2011年以“slippery liquid-infused porous surface”（SLIPS）為概念提出。在這類(lèi)界面中，液態(tài)潤(rùn)滑劑被具有高比表面積的多孔結(jié)構(gòu)或聚合物網(wǎng)絡(luò)基底固定在表面上。從宏觀上看，液體分子被固化，具有類(lèi)似固體的形狀，不會(huì)脫離界面；而從微觀上看，被固定的液體分子依然保持一定的流動(dòng)性，能自發(fā)形成完美光滑界面，提供優(yōu)異的透光性、極低的摩擦系數(shù)和良好的阻隔效果，起到潤(rùn)滑和防護(hù)的作用。含液光滑表面主要用于減阻、抗污、自清潔等目的。

相對(duì)于具有類(lèi)似功能的界面材料，如超疏水、超雙疏涂層，其具有一些特殊的性質(zhì)，比如（1）抗高壓：相對(duì)超疏水中的空氣而言，液態(tài)潤(rùn)滑劑的不可壓縮使得含液光滑表面能承受極高的壓力（>600個(gè)大氣壓）；（2）適應(yīng)于潮濕和水下環(huán)境：在傳統(tǒng)的超疏水表面，水汽的冷凝或者水下氣體分子的脫離往往會(huì)使其性能大幅下降，而在含液光滑表面，潤(rùn)滑劑分子與基底的結(jié)合力強(qiáng)于水分子，不會(huì)被其取代。因此，這類(lèi)“超滑”界面被認(rèn)為在海洋抗污、體內(nèi)抗菌、抗冰抗霧等領(lǐng)域最有前景的涂層材料之一。近年，各種各樣的含液光滑表面材料涌現(xiàn)，使得這一方向成為界面科學(xué)的新寵之一。

目前，這類(lèi)超滑涂層材料看起來(lái)如此美好：幾乎能抗一切普通污漬。然而，最近，電子科技大學(xué)崔家喜教授（原Aizenberg教授的博士后）給潑了一大瓢冷水。崔家喜教授本人及其團(tuán)隊(duì)一直從事含液超滑涂層的研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)（Nat. Mater., 2015, 14, 790; Angew. Chem. 2016, 55, 10861; Macromol Rapid Commun 2017, 38, doi: 10.1002/marc.201700206; ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 35483; Adv. Mater. 2018, 30, 1802141; Adv. Mater. Interfaces2018, 5, 1701536; Adv. Mater. Interfaces 2019, 1901028; Adv. Mate. Interfaces 2019, 6, 1900653）。最近他們發(fā)現(xiàn)，在多巴胺水溶液中，所有典型的超滑含液涂層材料均失效（圖1）。多巴胺聚合物沉積在各種含液涂層上，大大降低涂層的水接觸角。經(jīng)研究，他們提出，在多巴胺復(fù)雜的聚合反應(yīng)過(guò)程中所產(chǎn)生的活性中間體能與含液涂層中的潤(rùn)滑劑反應(yīng)，改變聚多巴胺顆粒的表面性能，使得它們可以穿過(guò)潤(rùn)滑劑層，到達(dá)涂料基材上。這些到達(dá)的顆粒還含有活性中間體，讓它們可以錨定在基底上形成粘附的成核點(diǎn)，最終導(dǎo)致超滑含液涂層材料的失效。這一結(jié)果還和今年日本科學(xué)家Hozumi等人所報(bào)道的結(jié)果相悖。雖然兩個(gè)團(tuán)隊(duì)所用的體系和條件有所區(qū)別，但反面的例子也敲了一聲警鐘：超滑含液涂層材料，它還香嗎？

圖1.不同含液超滑涂層材料在多巴胺水溶液浸泡前后的水接觸角度

當(dāng)然，多巴胺的粘附也不見(jiàn)得是壞事，正如文中所提到，什么都不粘附的超滑含液涂層材料往往很難附著在現(xiàn)有基底上，目前所發(fā)現(xiàn)的粘附現(xiàn)象，也許提供了一種有效的涂布超滑含液涂層材料的思路和方法。該工作以“When Ultimate Adhesive Mechanism Meets Ultimate Anti-Fouling Surfaces―Polydopamine Vs SLIPS: Which One Prevails?”為題發(fā)表在Adv. Mater. Interfaces上。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1002/admi.202000876