表皮是生物體重要的組織結(jié)構(gòu)，在日常生活當(dāng)中起著防御外力與細(xì)菌入侵的作用。當(dāng)表皮受到破損時(shí)，它的上下分層會(huì)產(chǎn)生積極的協(xié)同效果，促使表皮達(dá)到完好如初的狀態(tài)。這種積極防御與自修復(fù)的行為是大自然中的生物體經(jīng)過(guò)自然演變所形成的優(yōu)雅結(jié)構(gòu)賦予的，這一過(guò)程高效節(jié)能。受這種分層結(jié)構(gòu)與功能的啟發(fā)，吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院楊明教授帶領(lǐng)其研究團(tuán)隊(duì)，在前期工作中利用層層自組裝 （LBL）技術(shù)制備出了與表皮結(jié)構(gòu)高度類(lèi)似的、具有協(xié)同修復(fù)效果的高剛度、高硬度智能涂層（ACS Nano, 2018, 12, 1062?1073）。與生物體表皮結(jié)構(gòu)的完美形成及功能高效性相比，該工作的LBL技術(shù)還存在很多局限性，如規(guī)模難以放大，成本太高。隨著自修復(fù)材料的快速發(fā)展，目前迫切需要一種更好的仿生技術(shù)來(lái)平衡自修復(fù)材料的生產(chǎn)效率與自愈合性能。

為了實(shí)現(xiàn)這一有意義的需求，該研究組設(shè)計(jì)了一種共溶劑體系，成功的使用刮膜技術(shù)（Doctor Blade Coating）獲得了與表皮結(jié)構(gòu)相類(lèi)似的多級(jí)分層結(jié)構(gòu)。該涂層的上層使用廉價(jià)﹑易分散的蒙脫土粘土片（MTM）作為增強(qiáng)相，不僅可以提高涂層的機(jī)械性能，還可以防止下層高分子在修復(fù)過(guò)程中的外溢。利用這種簡(jiǎn)單、快速、高效的刮膜技術(shù)獲得的雜化涂層，保持了和LBL涂層類(lèi)似的高剛度（34.3±1.4 GPa）和高硬度（1.65±0.09 GPa），其雙層薄膜的厚度與MTM的含量可以方便的調(diào)節(jié)，從而進(jìn)一步優(yōu)化協(xié)同自修復(fù)性能。由于這種刮膜技術(shù)的使用，該涂層可以廣泛的應(yīng)用到不同的基底上，例如可以作為具有阻燃性能的保護(hù)膜涂覆在纖維板上。另外，由于單寧酸的存在，該涂層還具有抗菌和高黏附等特點(diǎn)。這種將仿生理念運(yùn)用到大規(guī)模制備的嘗試為實(shí)現(xiàn)新型智能材料的應(yīng)用提供了重要的思路。

該研究成果以“Scalable Synthesis of Multifunctional Epidermis-Like Smart Coatings”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上，同時(shí)被Wiley的科學(xué)新聞網(wǎng)站（Advanced Science News）作為研究亮點(diǎn)所報(bào)道 。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201903984

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https://www.advancedsciencenews.com/creating-a-scalable-strategy-for-self-healing-skins/