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中科院蘇州納米所張珽研究員團(tuán)隊(duì)在多功能超疏水智能涂層方面研究獲得新進(jìn)展

2021-12-01 16:26:36 作者：新材料科技資訊來(lái)源：新材料科技資訊分享至：

超疏水界面，通常是指水與材料表面的接觸角大于150°，如：生活中常見(jiàn)的荷葉和水黽科昆蟲(chóng)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(diǎn)。然而穩(wěn)定性、靈活性以及實(shí)用性目前仍然是超疏水材料在實(shí)際應(yīng)用中急需解決的問(wèn)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(jiàn)報(bào)道。

針對(duì)以上的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題，中國(guó)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(duì)構(gòu)筑了有多級(jí)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(shí)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(lái)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°）；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(duì)拉伸、彎曲以及扭曲優(yōu)秀的應(yīng)變感知能力：實(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)）。

基于智能涂層的優(yōu)異性能，該團(tuán)隊(duì)成功地實(shí)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(dòng)“水黽”機(jī)器人；形成智能織物全范圍實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體動(dòng)作等等。該研究對(duì)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。