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【湖南大學&墨爾本大學Nature Mater.】能“疏”液氮納米涂層

2018-10-16 12:54:43 作者：Shuijun Pan, Rui Guo 來源：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。大自然中就存在著許多超親水和超疏水等依賴于固液界面相互作用的現象。公眾號之前的推文有介紹該領域的大牛江雷教授。（他的學術成果被當做國禮贈予外國元首）他通過采用“二元協同性”的方法，構筑表面納米結構來實現材料的親疏水性的調控。

涂層技術能夠更加方便的用來改性固體表面的性質，從而滿足實際的需求。比如可以通過涂層技術來賦予固體材料自清潔，化學抗性，抗污染以及防凍等特性。此外，涂層的透明，好的機械耐受性以及易加工到固體表面等特點，是的涂層技術能更為廣泛的應用。

背景

涂層的性能調控主要通過改變其微納結構（表面形貌），結合力，表面化學或者其他物理或者機械特性。涂層的這些性質是相互聯系的，比如通過提高表面的粗超度能夠減少液固的接觸面積，從而能夠提高接觸角和減少滾動角；但是涂層的透明度會損失且其耐受性會降低。如何找到一種通用的涂層技術，能夠保證涂層對目標液體具有很好的防護性能，且又能保證其他良好性能具有重要意義。

百科知識：

滾動角與接觸角相類似，是表征一個特定表面潤濕性的重要方法。也是常用的一種測量材料表面潤濕性的方法。滾動角是指液滴在傾斜表面上剛好發生滾動時，傾斜表面與水平面所形成的臨界角度。（來源于百度百科）

本文亮點

今天上線的這篇Nature Materials，刊載了來自湖南大學與澳大利亞墨爾本大學的合作研究成果。作者開發了一種以氰丙烯酸酯和氟硅烷作為前驅體的“自下而上”的方法來制備涂層。這種涂層對超過100多種的液體具有排斥性（防護性），甚至對表面張力很低的液氮（8.8 mN m-1）具有排斥性。其主要特點包含以下幾個方面：

1. 這種超級“疏”的性質，主要來源于多重的微納結構導致的超低的表面能；

2. 可以通過浸涂和噴涂的方法制備涂層，也可以單獨制備納米纖維；

3. 這種納米涂層技術能夠應用到多種基底；4. 涂層具有透明，機械耐受性，自愈合等特性。

圖文快解

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.

部分作者簡介

蔣健暉，男，1971年10月生于湖南省邵陽市，湖南大學化學化工學院教授，博士生導師。國家杰出青年科學基金獲得者（2010），國務院特殊津貼專家（2013），英國皇家化學會會士（FRSC, 2014），國家“萬人計劃”科技創新領軍人才（2017）。曾任《化學學報》、《分析化學》、《Current Analytical Chemistry》、《Analytical Chemistry》A-pages等編委。湖南大學分析化學專業學士學位（1993年）、碩士學位（1996年，導師：俞汝勤院士）、理學博士學位（1999年，導師：俞汝勤院士）。日本關西學院大學博士后（2000.11-2001.12，合作導師：Yukihiro Ozaki）、訪問教授（2002.11-2003.2）。主要研究方向為生物傳感、生物成像和化學生物學。SCI收錄論文300余篇，他引11,000余次，H指數55。通訊作者論文180余篇，他引6,200余次，H指數42，其中IF>6論文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）。申請及授權中國發明專利20余件。獲2014年國家自然科學二等獎（第三）、2003年國家自然科學二等獎（第五）、2002年Buchi國際近紅外光譜學獎（排名第一）等。曾主持國家杰出青年科學基金項目、國家重大科學儀器研制項目、歐盟FP7項目等。