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南京工業(yè)大學(xué)趙懷霞/王楊鑫/王庭慰教授團(tuán)隊(duì)《ACS AMI》：受起皺手指啟發(fā)水敏動(dòng)態(tài)紋理可切換表面
2023-02-20  來(lái)源：高分子科技

  紋理表面往往會(huì)賦予材料一些特殊的物理特性，例如粘附性，潤(rùn)濕性以及光學(xué)性能等等。其中，動(dòng)態(tài)紋理表面因能夠在兩個(gè)或多個(gè)不同狀態(tài)之間切換而受到了廣泛關(guān)注與研究。受自然界的啟發(fā)，液晶彈性體、較低臨界溶解溫度的聚合物和可響應(yīng)電、熱、光、溶劑和機(jī)械刺激的功能性材料均已被報(bào)道用于可逆切換表面。但是，響應(yīng)性聚合物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及表面圖案化都是復(fù)雜且耗時(shí)的。開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的聚合物體系和簡(jiǎn)易的紋理構(gòu)建策略對(duì)于制造新一代的可切換表面具有重要意義。


  近日，南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院趙懷霞/王楊鑫/王庭慰教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)利用無(wú)機(jī)鹽填料的吸濕性和3D打印技術(shù)，在PDMS表面上創(chuàng)建可逆水敏微紋理。如同手指長(zhǎng)時(shí)間浸泡在水中會(huì)起皺一樣（圖a, b），這種表面也可以在濕潤(rùn)/干燥狀態(tài)下分別在高/低微紋理之間靈活切換（圖c）。其啟動(dòng)機(jī)制是基于PDMS網(wǎng)絡(luò)中的水溶性填料在不同狀態(tài)下的吸水-解吸作用(圖c)。此外，這種動(dòng)態(tài)紋理能夠調(diào)節(jié)材料表面的摩擦系數(shù)。在反復(fù)的水暴露和摩擦處理中，該紋理表面顯示出良好的耐久性和穩(wěn)定性。值得注意的是，當(dāng)在3D打印墨水中添加熒光染料后，表面紋理同時(shí)也顯示出明顯的熒光發(fā)射，從而可以為不同狀態(tài)下的表面變化提供了便捷的信息顯示。這項(xiàng)研究工作將為構(gòu)建新一代可切換表面提供了一種制備方法簡(jiǎn)單、低成本和環(huán)保的合成策略。


  該工作以“Pruney Finger-Inspired Switchable Surface with Water-Actuated Dynamic Textures”為題發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上（DOI: 10.1021/acsami.2c22378）.該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委，中國(guó)江蘇省高等學(xué)校自然科學(xué)基金，南京工業(yè)大學(xué)科研啟動(dòng)基金和國(guó)家留學(xué)基金委的支持。 


圖 水敏動(dòng)態(tài)紋理可切換表面（PFISS）的設(shè)計(jì)和制備。 (a) 手指照片。暴露在水中后的手指起皺行為。 (b) 起皺手指示意圖. (c) PFISS上動(dòng)態(tài)紋理的3D打印示意圖和不同步驟中的聚合物配置。


  該工作是團(tuán)隊(duì)自適應(yīng)可切換PDMS薄膜制備與應(yīng)用的最新進(jìn)展。在前期的工作中，團(tuán)隊(duì)制備了用于減摩和防污的自適應(yīng)自潤(rùn)滑粗糙PDMS涂層（Adv. Mater.,2018,30,29, https://doi.org/10.1002/adma.201802141）;隨后，又分別研究了用于節(jié)能制冷升溫的機(jī)械力刺激響應(yīng)可切換空腔的PDMS薄膜（Adv. Mater.,2020,21,29, https://doi.org/10.1002/adma.202000870）和用于不可克隆隱/顯性防偽的機(jī)械力刺激響應(yīng)各向異性自適應(yīng)空腔的PDMS彈性體薄膜（J. mater Chem. C, 2022,10,3677, https://doi.org/10.1039/D1TC06136D ）；接下來(lái)，又研究了用于信息加密的3D打印多液體自適應(yīng)PDMS薄膜（Adv. Mater. Technol., 2023,8,2, https://doi.org/10.1002/admt.202201122）。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c22378 

  下載：Pruney Finger-Inspired Switchable Surface with Water-Actuated Dynamic Textures

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