界面化學(xué)反應(yīng)被廣泛用于智能/功能性材料表面的構(gòu)筑，在生物分子固定、小分子可控釋放、智能傳感以及各種圖案化界面構(gòu)筑等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前，常用的方法包括反應(yīng)組分的層層自組裝（LBL）、化學(xué)氣相沉積（CVD）等技術(shù)。不過，這些方法構(gòu)筑的功能界面處于納米超薄范圍，聚合過程不可控且機(jī)械性能較差。近年來，界面化學(xué)反應(yīng)被進(jìn)一步拓展應(yīng)用于具有高級(jí)微納結(jié)構(gòu)功能涂層的構(gòu)筑，在微流體、藥物傳輸、油水分離等方面展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。但是，功能涂層的構(gòu)筑過程要求苛刻，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。

    近日，印度理工學(xué)院瓜哈提分院（IITG）的Uttam Manna研究團(tuán)隊(duì)基于丙烯酸酯與氨基的邁克爾加成反應(yīng)，開發(fā)了一種在空氣氛圍無需溶劑及催化劑的綠色、簡便的塊體功能材料的構(gòu)筑方法。該功能材料表面在不同環(huán)境氛圍下展現(xiàn)出不同的潤濕特性，在空氣中呈現(xiàn)仿荷葉表面的超疏水狀態(tài)，水下為仿魚鱗表面的超疏油狀態(tài)。此外，該材料體系固有的高粘附性使其便于在不同材質(zhì)基底構(gòu)筑超疏涂層。

    仿生聚合物材料綠色合成過程示意圖。圖片來源：ACS Appl. Mater. Interfaces

    研究人員選用支化聚乙烯亞胺（BPEI）、二季戊四醇五丙烯酸酯（5Acl）為反應(yīng)“單體”基元，在無溶劑、無催化劑條件下，該體系能夠基于邁克爾加成發(fā)生快速反應(yīng)（30 s內(nèi)）形成目標(biāo)聚合物凝膠體系。凝膠體系表面疏水性可隨著5Acl含量的增加而提高，同時(shí)采用十八烷基胺（ODA）修飾改性后其疏水性能進(jìn)一步增強(qiáng)；當(dāng) BPEI/5Acl為1:5時(shí)，經(jīng)過ODA改性后體系表面達(dá)到超疏水狀態(tài)（WCA＞150°，接觸角滯后＜10°）。材料表面形貌FESEM測試表明，基于除去未反應(yīng)基元能夠在凝膠體系表面和內(nèi)部形成多孔結(jié)構(gòu)，從而賦予塊體材料多級(jí)復(fù)合微觀結(jié)構(gòu)。

    仿生聚合物材料綠色合成過程示意圖。圖片來源：ACS Appl. Mater. Interfaces

    BPEI/5Acl反應(yīng)生成的凝膠體系呈親水特性，而經(jīng)過烷基胺修飾改性后則轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷D(zhuǎn)態(tài)。研究人員對凝膠體系表面不同鏈長烷基胺（C原子數(shù)為5~18）疏水改性效果進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究表明，隨著烷基胺C原子數(shù)的增加，其疏水改性效果逐步至超疏水狀態(tài)。此外，經(jīng)過親水性小分子還原葡萄糖胺修飾改性后的凝膠體系在水下呈現(xiàn)超疏油狀態(tài)（CA ~ 162°）。

    材料表面基于小分子胺修飾改性研究。圖片來源：ACS Appl. Mater. Interfaces

    該凝膠材料體系能夠作為涂層材料簡便圖涂覆于玻璃、塑料、鋁箔、木材等各種未經(jīng)任何修飾改性的材料基底表面。相關(guān)測試表明，該功能涂層具有優(yōu)異的基底粘附性和耐磨性能，對人工海水、淡水以及不同pH水溶液均具有優(yōu)異的超疏性能，經(jīng)過UV（254、365 nm）輻照5天，涂層疏水性及水下疏油性能未呈現(xiàn)明顯下降，展現(xiàn)出優(yōu)異的耐候性。

    涂層超疏性能穩(wěn)定性測試。圖片來源：ACS Appl. Mater. Interfaces總結(jié)本論文作者通過邁克爾加成反應(yīng)結(jié)合后修飾改性構(gòu)筑了功能性交聯(lián)聚合物凝膠體系。該凝膠體系作為功能涂層展現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水及水下超疏油性能。這種凝膠體系構(gòu)筑方法十分簡便，可進(jìn)一步拓展至其他功能性界面構(gòu)筑以及圖案化潤濕性表面制備等應(yīng)用方面。

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