對(duì)于傳統(tǒng)的單一無機(jī)或有機(jī)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(jī)材料多呈現(xiàn)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(lǐng)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(fā)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(dāng)?shù)碾y度。

近日，加拿大女王大學(xué)劉國軍（Guojun Liu）教授研究團(tuán)隊(duì)基于八（3-縮水甘油醚基丙基）籠型倍半硅氧烷（GPOSS）光引發(fā)開環(huán)聚合簡便制備了兼具優(yōu)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(jī)組分賦予涂層優(yōu)異的耐磨性和硬度（硬度＞9H），聚合物鏈交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)則賦予涂層優(yōu)異的柔韌性；所制備透明涂層能夠可逆反復(fù)彎曲500余次且能夠耐受鋼絲球摩擦。同時(shí)，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(guān)論文發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed.上。

GPOSS環(huán)氧烷功能基團(tuán)結(jié)構(gòu)上的醚基和亞甲基結(jié)合其本身較小的空間位阻賦予其較強(qiáng)的空間運(yùn)動(dòng)能力，使其易于進(jìn)行簡單的高效光催化開環(huán)反應(yīng)構(gòu)筑完整聚合物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)體系，無需苛刻反應(yīng)條件和繁瑣制備過程。對(duì)所制備玻璃基底功能涂層硬度測(cè)試顯示，其硬度超過9 H，而傳統(tǒng)的商業(yè)化聚氨酯（PU）涂層硬度則低于3 H。同時(shí)，GPOSS涂層體系中引入微量抗污劑PDMS，體系硬度、耐磨性并未產(chǎn)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(cè)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(fù)合體系中產(chǎn)生相分離現(xiàn)象。GPOSS-g-PDMS在復(fù)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(guān)的GPOSS-g-PDMS制備過程，研究團(tuán)隊(duì)基于1H NMR、體積排阻色譜（SEC）及FTIR光譜技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)表征分析。

GPOSS-g-PDMS制備過程及結(jié)構(gòu)表征。圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

將該新型功能涂層涂覆在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底，該功能涂層展現(xiàn)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(xiàn)出優(yōu)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(jié)

該論文通過巧妙地選擇設(shè)計(jì)功能聚合物結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料制備思路應(yīng)用于新型功能涂層的開發(fā)中。基于新型聚合物體系中倍半硅氧烷無機(jī)硬核組分協(xié)同柔性環(huán)氧樹脂交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)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(shè)備領(lǐng)域技術(shù)的不斷進(jìn)步及應(yīng)用的不斷推廣，該新型透明功能涂層極具市場(chǎng)開發(fā)前景。