【湖南大学&墨尔本大学Nature Mater.】能“疏”液氮纳米涂层

2018-10-16 12:54:43 作者：Shuijun Pan, Rui Guo 来源：研之成理分享至：

前言

固液界面的相互作用是一件非常有趣且有用的研究。大自然中就存在着许多超亲水和超疏水等依赖于固液界面相互作用的现象。公众号之前的推文有介绍该领域的大牛江雷教授。（他的学术成果被当做国礼赠予外国元首）他通过采用“二元协同性”的方法，构筑表面纳米结构来实现材料的亲疏水性的调控。

涂层技术能够更加方便的用来改性固体表面的性质，从而满足实际的需求。比如可以通过涂层技术来赋予固体材料自清洁，化学抗性，抗污染以及防冻等特性。此外，涂层的透明，好的机械耐受性以及易加工到固体表面等特点，是的涂层技术能更为广泛的应用。

背景

涂层的性能调控主要通过改变其微纳结构（表面形貌），结合力，表面化学或者其他物理或者机械特性。涂层的这些性质是相互联系的，比如通过提高表面的粗超度能够减少液固的接触面积，从而能够提高接触角和减少滚动角；但是涂层的透明度会损失且其耐受性会降低。如何找到一种通用的涂层技术，能够保证涂层对目标液体具有很好的防护性能，且又能保证其他良好性能具有重要意义。

百科知识：

滚动角与接触角相类似，是表征一个特定表面润湿性的重要方法。也是常用的一种测量材料表面润湿性的方法。滚动角是指液滴在倾斜表面上刚好发生滚动时，倾斜表面与水平面所形成的临界角度。（来源于百度百科）

本文亮点

今天上线的这篇Nature Materials，刊载了来自湖南大学与澳大利亚墨尔本大学的合作研究成果。作者开发了一种以氰丙烯酸酯和氟硅烷作为前驱体的“自下而上”的方法来制备涂层。这种涂层对超过100多种的液体具有排斥性（防护性），甚至对表面张力很低的液氮（8.8 mN m-1）具有排斥性。其主要特点包含以下几个方面：

1. 这种超级“疏”的性质，主要来源于多重的微纳结构导致的超低的表面能；

2. 可以通过浸涂和喷涂的方法制备涂层，也可以单独制备纳米纤维；

3. 这种纳米涂层技术能够应用到多种基底；4. 涂层具有透明，机械耐受性，自愈合等特性。

图文快解

Fig. 1 Super-repellent transparent PFtS/BCa coatings

Fig. 2 Near friction-free rolling of droplets on PtFS/BCa coatings

Fig. 3 Stretch–responsiveness and extrusion of bouncing droplets.

Fig. 4 Super-repellency even to sub-10?mN?m-1 liquids.

部分作者简介

蒋健晖，男，1971年10月生于湖南省邵阳市，湖南大学化学化工学院教授，博士生导师。国家杰出青年科学基金获得者（2010），国务院特殊津贴专家（2013），英国皇家化学会会士（FRSC, 2014），国家“万人计划”科技创新领军人才（2017）。曾任《化学学报》、《分析化学》、《Current Analytical Chemistry》、《Analytical Chemistry》A-pages等编委。湖南大学分析化学专业学士学位（1993年）、硕士学位（1996年，导师：俞汝勤院士）、理学博士学位（1999年，导师：俞汝勤院士）。日本关西学院大学博士后（2000.11-2001.12，合作导师：Yukihiro Ozaki）、访问教授（2002.11-2003.2）。主要研究方向为生物传感、生物成像和化学生物学。SCI收录论文300余篇，他引11,000余次，H指数55。通讯作者论文180余篇，他引6,200余次，H指数42，其中IF>6论文70余篇（Nature Mater 1篇； JACS 6篇；Angew Chem Int Ed 3篇；Chem Rev 1篇；Anal Chem 30篇等）。申请及授权中国发明专利20余件。获2014年国家自然科学二等奖（第三）、2003年国家自然科学二等奖（第五）、2002年Buchi国际近红外光谱学奖（排名第一）等。曾主持国家杰出青年科学基金项目、国家重大科学仪器研制项目、欧盟FP7项目等。