Nano Select:水下超疏聚合物性(Underwater Superpolymphobicity)

近年来,具有排斥水滴、油滴、或者水下气泡的材料一直是研究热点之一。这些材料在抗液体涂层、自清洁、防雾/雪/结冰、液滴操控、防腐蚀、细胞工程、油水分离、实验室芯片、水下减阻、水雾收集、气体收集、浮力增强、液体图案化等领域有着广泛的应用。通过结合适当的表面微纳结构和化学组成,可以在不同的固体表面上获得各种各样的极端润湿性(如超疏水性、超疏油性、水下超疏气性等)。在这些润湿特性中,水、油、气泡作为主要的研究对象。另一方面,聚合物也是我们日常生活中最常见的材料之一。聚合物广泛应用于制造业、化工行业、包装、建筑、食品加工、制药业、生物工程等。有些聚合物常温下是固态的,但有些是液态的。与纯水和油相比,液体聚合物的组成更加复杂。此外,液体聚合物通常还具有低流动性和高粘度的特点。聚合物也特别容易粘附在固体表面上,并且很难被去除掉。不同于通常的液滴(如水和油),一些液体聚合物可以转变为永久的固态。比如,由预聚物和固化剂混合的PDMS液体通过交联诱导的固化,可以使它的形状固定下来。降低液体聚合物与固体材料之间的粘附性在操纵和使用聚合物方面具有重要的意义。然而,相对于被广泛研究的水、油、气泡润湿型,固体表面上液体聚合物的润湿性却很少被研究过。

在各种聚合物相关的应用中,如何防止液体聚合物粘附到材料表面一直是个难题和挑战。最近,一些在水下具有极强排斥液体聚合物性能的材料被报道。在水环境中,液体聚合物液滴在这些表面上的接触角大于150°,并且很容易滚落下去。这种性质被定义为“水下超疏聚合物性(underwater superpolymphobicity)”。来自西安交通大学的陈烽教授团队发表综述文章系统总结了当前有关水下超疏聚合物性的研究进展,主要聚焦于水下超疏聚合物性的概念、实现、以及应用。水下超疏聚合物性可以通过在各种亲水基底材料表面构建合适的微纳结构来获得。这种排斥液体聚合物的性质可以用来减小聚合物在材料表面的粘附性、设计聚合物的形状、从水中分理出聚合物等方面。水下超疏聚合物性将在与聚合物有关的聚合物生产、包装、铸造工业、聚合物成型、3D打印等领域有重要的潜在应用。

相关研究以论文“Underwater Superpolymphobicity: Concept, Achievement, and Applications”在线发表在Nano Select(DOI: 10.1002/nano.202000212)上。论文第一作者为西安交通大学电子与工程学院雍佳乐副教授,通讯作者为电子与工程学院陈烽教授。该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。