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中科院蘇州納米所張珽研究員團隊在多功能超疏水智能涂層方面研究獲得新進展

2021-12-01 16:26:36 作者：新材料科技資訊來源：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用于防水、自清潔、減阻以及選擇性吸收等領域已經成為當今的研究熱點。然而穩定性、靈活性以及實用性目前仍然是超疏水材料在實際應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用相結合的超疏水智能涂層還未見報道。

針對以上的關鍵科學技術問題，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所張珽研究員團隊構筑了有多級微納復合結構的多壁碳納米管（MWCNT）/熱塑性彈性體（TPE）復合超疏水智能涂層，該涂層同時兼具了超疏水和優異的應變感知性能，可以有效的抵抗環境中水、酸液、堿液、汗液等干擾。

從研究結果來看，得益于復合涂層中梯度分布的TPE和穩定的微米孔-納米突起復合結構，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）穩定結合也可與剛性襯底（如：玻璃、金屬等）良好的結合，且符合Wenzel以及Cassie模型具有非常穩定的超疏水性能（接觸角~162°）；另一方面多孔微納復合結構給予MEWCNT/TPE復合網絡對拉伸、彎曲以及扭曲優秀的應變感知能力：實現了高靈敏度（GF：5.4~80），高分辨率（1°的彎曲），快速響應時間（<8ms），大應變范圍（最大應變~76%、彎曲角度0°~140°，扭曲0-350radm-1）以及高穩定性（5000次大應變拉伸實驗）。

基于智能涂層的優異性能，該團隊成功地實現了多功能應用：在復合材料中加入四氧化三鐵（Fe3O4）納米粒子構筑磁驅動“水黽”機器人；形成智能織物全范圍實時監測人體動作等等。該研究對超疏水材料、智能材料與柔性智能系統領域有重要意義。