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  折疊屏手機(jī)的問世顛覆了傳統(tǒng)的顯示屏設(shè)計理念。 然而高分子基的OLED可折疊屏卻容易被異物劃傷。傳統(tǒng)的手機(jī)屏幕使用玻璃作為保護(hù)層，以增強(qiáng)屏幕的抗劃能力，但玻璃卻不易彎折且易碎。塑料相比玻璃可以彎折，卻容易產(chǎn)生劃痕。因此，發(fā)展兼具玻璃般抗劃能力和塑料般彎折能力的涂層就變得迫切而必要。如果抗污性能也能被引入，此類涂層的應(yīng)用前景將非�？捎^。近期，加拿大女王大學(xué)劉國軍教授課題組設(shè)計了一種集耐磨性，可彎曲， 疏水疏油和透明性為一體的抗污涂層材料，該涂層甚至能夠抗鋼絲絨的劃傷。

  該組在前期工作中，成功開發(fā)了一系類的NP-GLIDE (nano-pools of a grafted lubricating ingredient for dewetting enablement) 抗污涂料：聚氨酯涂料 （Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 12722-12727.  Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 12722-12727），環(huán)氧樹脂涂料 （Adv. Mater. Interfaces 2016, 1600001），光交聯(lián)涂料 (ACS. Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 30) 和水性涂料 (Chem. Eng. J 2018, 351, 210-220)。他們將低表面能的抗污劑，聚二甲基硅氧烷（PDMS）或含氟試劑通過共價接枝的方式連接于涂料的前驅(qū)體。當(dāng)涂層固化后，液體PDMS富集于表面，同時與涂層主體微相分離但不破壞涂層本身的機(jī)械性能和透明度。該類涂層具備優(yōu)異的疏水疏油性能，同時油性馬克筆的筆跡能在該涂層表面收縮和輕易擦拭掉（圖1）。 

圖1：NP-GLIDE 環(huán)氧樹脂涂層的抗污性能演示

  然而， NP-GLIDE系列涂層的硬度通常只能達(dá)到3H（鉛筆硬度等級）, 不能滿足日常應(yīng)用中的抗劃要求，而涂層一旦被劃傷，抗污性能力便會大幅減弱。 而涂層的抗劃能力取決于其基體的機(jī)械性能。為提高涂層的抗劃性能，本文報道使用八(3-縮水甘油醚基丙基)籠型倍半硅氧烷（GPOSS）（圖2），制備出高透明度，既硬又易彎曲的涂層。GPOSS是分子水平的有機(jī)-無機(jī)雜化，具有籠型的硅氧烷核和端基環(huán)氧官能團(tuán)，并可進(jìn)行光交聯(lián)反應(yīng)。連接無機(jī)核與端基光能團(tuán)的醚基和亞甲基可賦予固化后的涂層優(yōu)異的柔韌性。少量PDMS共價接枝于涂層前驅(qū)體GPOSS上，不會改變涂層主體的機(jī)械性能和透明度，同時賦予其抗污性能。

圖2： 目標(biāo)涂層的制備過程

  按照以上方案制備的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合GPOSS涂層，即使采用最高硬度的9H鉛筆，依然可以保持表面的完整。通過納米壓痕測試，GPOSS涂層硬度達(dá)到了驚人的0.70 GPa，而同等條件下測試的聚氨酯涂層卻僅有0.20 GPa， 而且少量PDMS（2.0 wt%）的引入使得GPOSS和NP-GLDIE GPOSS 的硬度基本保持一致。NP-GLIDE GPOSS能夠在高達(dá)13.0 kPa 的壓力下受到鋼絲絨摩擦而不被劃傷 （圖2）。相反聚氨酯涂層由于較弱的硬度使其極其容易被鋼絲絨劃傷。久而久之，導(dǎo)致其透明度，抗污性能的急劇下降。

圖3：可彎曲測試，鋼絲絨摩擦測試和抗污性能的演示。

  與此同時，他們將NP-GLIDE POSS涂層涂于PET基材上，從而證實了其優(yōu)異的易彎曲性能，該涂層甚至能夠彎曲為U形而沒有任何破裂產(chǎn)生。水和十六烷都能輕易在其表面劃過而不留任何痕跡。油性記號筆筆跡和綠色油漆也能很好的在其表面收縮，不需要外部清潔劑和水的介入，只需一張餐巾紙便可將表面筆跡和剩余的油漆殘留擦拭干凈。使其在抗污領(lǐng)域有著出色的應(yīng)用。另外，由于涂層主體優(yōu)異的的抗劃傷性能，能夠保證涂層的抗污性能相比傳統(tǒng)的NP-GLIDE涂層，有著更好的耐久性。

  綜上所述，本文將原本互斥的硬度和彎曲性，以及透明度，疏水疏油性能融合到一個光固化體系中，系統(tǒng)的闡釋了未來此類涂層發(fā)展的指導(dǎo)原則：即最大化的交聯(lián)有機(jī)無機(jī)相，使其實現(xiàn)納米級別的復(fù)合。制備出了耐磨，易彎曲，高透光的抗污涂層。此類涂層將廣泛應(yīng)用于代表最新科技的折疊手機(jī)，曲面電視的表面涂層。 

  此課題從初始的設(shè)計和構(gòu)思，得到了劉國軍老師的悉心指導(dǎo)。同時也得到了黃帥帥博士和王建東老師的大力幫助。

  相關(guān)論文鏈接：

  Kaka Zhang, Shuaishuai Huang, Jiandong Wang and Guojun Liu*.Transparent Omniphobic Coating with Glass-Like Wear Resistance and Polymer-Like Bendability, Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.201904210,

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201904210