對于傳統的單一無機或有機聚合物材料而言，卓越的柔性和超高硬度往往“魚與熊掌不可兼得”。無機材料多呈現硬而脆的特性，而聚合物材料則柔韌有余、硬度及耐磨性存在較大短板。同樣在涂層領域，雖然目前超疏涂層、防冰涂層、自愈合涂層、可拉伸柔性涂層等各種功能涂層的制備方面取得了系列顯著成果。但是，開發具有高透明、超疏液、高耐磨及兼具足夠柔性的多功能涂層還具有相當的難度。

近日，加拿大女王大學劉國軍（Guojun Liu）教授研究團隊基于八（3-縮水甘油醚基丙基）籠型倍半硅氧烷（GPOSS）光引發開環聚合簡便制備了兼具優異柔性和耐磨性的多功能透明超疏液涂層。聚合物體系中SiOx無機組分賦予涂層優異的耐磨性和硬度（硬度＞9H），聚合物鏈交聯網絡則賦予涂層優異的柔韌性；所制備透明涂層能夠可逆反復彎曲500余次且能夠耐受鋼絲球摩擦。同時，基于體系中引入少量低表面能聚二甲基硅氧烷（PDMS）賦予涂層表面具有疏水、疏油、抗污特性。相關論文發表于Angew. Chem. Int. Ed.上。

GPOSS環氧烷功能基團結構上的醚基和亞甲基結合其本身較小的空間位阻賦予其較強的空間運動能力，使其易于進行簡單的高效光催化開環反應構筑完整聚合物交聯網絡體系，無需苛刻反應條件和繁瑣制備過程。對所制備玻璃基底功能涂層硬度測試顯示，其硬度超過9 H，而傳統的商業化聚氨酯（PU）涂層硬度則低于3 H。同時，GPOSS涂層體系中引入微量抗污劑PDMS，體系硬度、耐磨性并未產生明顯變化。

GPOSS涂層制備過程示意圖。圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

涂層硬度（耐磨性）測試。圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

該體系中，PDMS通過接枝在GPOSS組分上以有效避免其在復合體系中產生相分離現象。GPOSS-g-PDMS在復合涂層中呈納米尺度分散，從而保證了涂層的高透光性。相關的GPOSS-g-PDMS制備過程，研究團隊基于1H NMR、體積排阻色譜（SEC）及FTIR光譜技術進行了詳細表征分析。

GPOSS-g-PDMS制備過程及結構表征。圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

將該新型功能涂層涂覆在聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底，該功能涂層展現出卓越的柔韌性，能夠可逆彎曲至管狀。此外，基于抗污組分PDMS的引入，功能涂層表面展現出優異的疏水/疏油（十六烷、染料、油漆等）的抗污、自清潔特性。

涂層柔性及超疏抗污特性展示。圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

總結

該論文通過巧妙地選擇設計功能聚合物結構，將傳統的有機/無機復合材料制備思路應用于新型功能涂層的開發中。基于新型聚合物體系中倍半硅氧烷無機硬核組分協同柔性環氧樹脂交聯網絡體系，賦予新型功能涂層兼具柔性及耐磨特性。隨著柔性智能電子設備領域技術的不斷進步及應用的不斷推廣，該新型透明功能涂層極具市場開發前景。