{首页主词},&

蘇州納米所智能復(fù)合超疏水涂層獲進(jìn)展

2018-03-29 10:33:19 作者：本網(wǎng)發(fā)布來源：納米防水分享至：

　　疏水界面，通常是指水與材料表面的接觸角大于150°，如：生活中常見的荷葉和水黽科昆蟲的腿部。制造人工超疏水表面并將其廣泛的應(yīng)用于防水、自清潔、減阻以及選擇性吸收等領(lǐng)域已經(jīng)成為當(dāng)今的研究熱點。然而穩(wěn)定性、靈活性以及實用性目前仍然是超疏水材料在實際應(yīng)用中急需解決的問題。除此之外，能將超疏水材料與可穿戴柔性傳感應(yīng)用相結(jié)合的超疏水智能涂層還未見報道。

　　針對以上的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所張珽研究員團(tuán)隊構(gòu)筑了有多級微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的多壁碳納米管（MWCNT）/熱塑性彈性體（TPE）復(fù)合超疏水智能涂層，該涂層同時兼具了超疏水和優(yōu)異的應(yīng)變感知性能，可以有效的抵抗環(huán)境中水、酸液、堿液、汗液等干擾。從研究結(jié)果來看，得益于復(fù)合涂層中梯度分布的TPE和穩(wěn)定的微米孔-納米突起復(fù)合結(jié)構(gòu)，該多功能涂層既可以與柔性襯底（如：柔性織物、聚酰亞胺、聚乙烯等）穩(wěn)定結(jié)合也可與剛性襯底（如：玻璃、金屬等）良好的結(jié)合，且符合Wenzel以及Cassie模型具有非常穩(wěn)定的超疏水性能（接觸角~162°）；

圖1.（a）、（b）多功能智能涂層表面形貌；（c）水滴（~3mL）在未處理、堿、酸、紫外處理之后的智能涂層表面的光學(xué)照片；（d）智能涂層截面的微觀形貌

　　另一方面多孔微納復(fù)合結(jié)構(gòu)給予MEWCNT/TPE復(fù)合網(wǎng)絡(luò)對拉伸、彎曲以及扭曲優(yōu)秀的應(yīng)變感知能力：實現(xiàn)了高靈敏度（GF：5.4~80），高分辨率（1°的彎曲），快速響應(yīng)時間（<8ms），大應(yīng)變范圍（最大應(yīng)變~76%、彎曲角度0°~140°，扭曲0-350radm-1）以及高穩(wěn)定性（5000次大應(yīng)變拉伸實驗）。

圖2.（a）多功能智能涂層對應(yīng)變響應(yīng)；（b）對不同頻率動態(tài)響應(yīng)；（c）響應(yīng)時間；（d）循環(huán)測試；（e）水滴（~3mL）在延展的涂層表面光學(xué)照片

　　基于智能涂層的優(yōu)異性能，該團(tuán)隊成功地實現(xiàn)了多功能應(yīng)用：在復(fù)合材料中加入四氧化三鐵（Fe3O4）納米粒子構(gòu)筑磁驅(qū)動“水黽”機(jī)器人；形成智能織物全范圍實時監(jiān)測人體動作等等。該研究對超疏水材料、智能材料與柔性智能系統(tǒng)領(lǐng)域有重要意義。