近些年，超疏水表面因其優秀的疏水性能和廣泛的應用前景，成為國內外研究的熱點之一。

    表面的疏水性能通常用表面與水靜態的接觸角和動態的滾動角描述。超疏水表面是指與水的接觸角大于150°，而滾動角小于10°的表面，如生活中常見的荷葉和水黽科昆蟲的腿部等。該特殊表面在日常生活和工業生產等領域都有著極其廣闊的應用前景，如玻璃表面的防霧，交通指示燈的自清潔，船體表面的潤滑，紡織品的防污、選擇性吸收等。

    人工制備超疏水表面雖然起步較晚，但發展迅速，有效的制備方法也越來越多，主要有模板法、靜電紡絲法、相分離與自組裝法、溶膠-凝膠法、刻蝕法、水熱法、化學沉積與電沉積法、納米二氧化硅法、腐蝕法等。

    近日，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所的研究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，可有效地抵抗環境中水、酸液、堿液、汗液等的干擾。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）良好地結合，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°）。

    圖中（a）、（b）為多功能智能涂層表面形貌；（c）為水滴（~3mL）在未處理、堿、酸、紫外處理之后的智能涂層表面的光學照片；（d）為智能涂層截面的微觀形貌。

    另一方面，多孔微納復合結構賦予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）。

    圖中（a）為多功能智能涂層對應變響應；（b）對不同頻率動態響應；（c）響應時間；（d）循環測試；（e）水滴（~3mL）在延展的涂層表面光學照片。

    基于智能涂層的優異性能，研究團隊實現了其多功能應用，如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。研究結果對超疏水材料、智能材料與柔性智能系統領域有重要意義。

    圖中（a）、（b）真實水黽和“腳”上涂有多功能智能涂層的磁驅動“水黽”機器人；（c）防水智能傳感衣物；（d）智能傳感手套與防潑水能力。

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責任編輯：殷鵬飛

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