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  近日，浙江大學(xué)張慶華教授團(tuán)隊于2025年1月6日和1月5日分別以Transparent, Anti-fouling and Mechanically stable coating with hybrid architecture inspired by corn bracts-coating strategy和A Bioinspired Antifouling Coating Based on “Host-Guest Interaction” Strategy: Durable Slipperiness and Tunable Transparency為題在Advanced Functional Materials和Small上發(fā)表了兩篇最新研究論文。分別介紹如下：

  隨著全球能源和環(huán)境危機日益嚴(yán)重，光伏電池應(yīng)運而生，多地陸續(xù)建立了太陽能發(fā)電站。由于大部分光伏面板主要在室外工作，時間久了面板表面不可避免地會被污染物遮擋，極大地影響了電站的發(fā)電效率，造成了巨大的損失。對于這些污染物，如果選擇人工清潔，不僅浪費巨大的人力物力，且效果不理想。另一方面，從陸地到海洋，海洋生物污損的防控需求不再局限于航運和漁業(yè)等傳統(tǒng)領(lǐng)域，已經(jīng)拓展到海洋觀測領(lǐng)域，尤其是一些光學(xué)傳感設(shè)備，對防污材料有著透明度的需求。盡管透明和防污涂料的研發(fā)已取得進(jìn)展，但將這兩種特性結(jié)合仍然是一大挑戰(zhàn)。

I：基于仿生微結(jié)構(gòu)水平條紋策略構(gòu)筑新型光學(xué)透明防污自清潔涂層

  由荷葉葉片自清潔原理可知，利用仿生學(xué)原理在降低涂層表面能的同時構(gòu)建微納米粗糙結(jié)構(gòu)，以提高涂層的疏水性，然而這種方法并不適用于高透明自清潔涂層。由Rayleigh散射及Mie散射理論可知，要實現(xiàn)良好的透光性，除了要保證光學(xué)表面材料透光性外，表面粗糙度需小于光的波長。當(dāng)粗糙度大于100 nm時，光的散射顯著增強，因此微米級的粗糙度很難實現(xiàn)透光，這意味著透光自清潔涂層難以通過簡單構(gòu)筑粗糙表面以此提高疏水性，必須在優(yōu)異的光學(xué)透明性與疏水性間取得平衡。

圖1. SHT涂層的網(wǎng)絡(luò)示意圖，靈感來自玉米葉苞葉的結(jié)構(gòu)

【文章要點】

圖2. HNP-x涂層的表面形貌和高度分布圖(a、b、c、d分別為HNP-0、HNP-1、HNP-2、HNP-3)。e)特殊水平條紋形成機理f)未鍍膜玻璃和鍍膜水平花紋玻璃表面光路示意圖。g)通過HNP-3拍攝的建筑物及HNP-x透射率曲線。h)HNP-3和玻璃的反射率以及玻璃和HNP-3的外觀比較(上層為玻璃)

圖3. a)耐磨性測試儀。100次鋼絲絨磨損后HNP-x的質(zhì)量損失。鋼絲絨磨損試驗前后HNP x的圖像:c) HNP-0，d) HNP-1，e) HNP-2，f) HNP-3。g) COMSOL模擬HNP-0和HNP-3涂層在鋼絲絨磨損試驗期間的表面應(yīng)力場分布。

圖4. 空白載玻片和涂有HNP-3的抗污性能。a) 抗指紋，b) 對模擬固體顆粒污染物(CuCl₂·2H₂O、SiO₂、土壤)的抗污能力，c) 防油墨(上面的空白玻璃，黑色的水基標(biāo)記，紅色的油基標(biāo)記)，d) 表面能，玻璃、HNP-3和自清潔后的HNP-3的e) 太陽能電池J-V曲線，f) 光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)。

II. 基于“主客體”協(xié)同策略的仿生透明防污涂層：持久的潤滑性和可調(diào)的透明度

  在海事應(yīng)用中，生物污垢會阻礙水下監(jiān)測設(shè)備的實時監(jiān)控，增加船舶航行阻力和燃料消耗。防污涂層在抑制生物污垢粘附方面起著至關(guān)重要的作用。然而，對于某些特定的應(yīng)用場景，如水下機器人交互界面、監(jiān)控設(shè)備表面等，要求涂層的可見光透射率很高。而對基于微結(jié)構(gòu)的超疏水表面和潤滑劑介導(dǎo)的超潤滑表面來講，實現(xiàn)高透明度異常困難。即在防污的基礎(chǔ)上保證水下長期效高透明度，這對于傳統(tǒng)海洋防污涂料來說極具挑戰(zhàn)。

圖1. LLSs涂層的構(gòu)建、防污策略和海水持久透明機制示意圖

【文章要點】

  研究人員通過將功能有機硅組分共價接枝到聚合物基材中，由于低表面能的特性，有機硅聚合物段會自發(fā)富集到涂層表面。其一端為自由端，一端為固定端，柔軟的硅鏈段可以靈活的扭曲、彎曲、轉(zhuǎn)動，賦予表面良好的疏液性能。研究發(fā)現(xiàn)，所制備的涂層在靜態(tài)條件下的防污效果較差，而基于主客體相互作用策略構(gòu)筑了防污劑包合物，進(jìn)一步引入至涂層中，可有效緩解超滑涂層靜態(tài)條件下的防污不足，并克服了物理共混防污劑的爆釋問題。所制備的涂層在基材表面展現(xiàn)出優(yōu)異的附著力、光學(xué)性能、機械性能和防污耐久性。

【機械附著和藥物釋放性能】

【涂層的透明應(yīng)用】

圖4. LLSs涂層的水下透明度評估

圖5. 涂層在海水中的透明度機理和90天模擬水下鏡片透明度測試

  論文鏈接如下：

  論文1鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202418795

  論文2鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202409771

浙江大學(xué)張慶華教授團(tuán)隊介紹與博士后招聘信息

  團(tuán)隊介紹:

  浙江大學(xué)張慶華教授分別在浙大化工學(xué)院和浙大衢州研究院建立了界面功能材料研究團(tuán)隊，團(tuán)隊現(xiàn)有教授2人，青年研究人員10余人。團(tuán)隊聚焦于高性能、高附加值的高端化學(xué)品、氟硅聚合物與新能源材料的研發(fā)，包括特種工程塑料、氟硅樹脂、功能膜材料、鋰電關(guān)鍵材料、電解質(zhì)鋰鹽等，開發(fā)了一系列新型仿生表界面功能材料，基于多尺度結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑與調(diào)控，提出了多機制協(xié)同抗污新概念，發(fā)展了系列新型智能抗粘附表面，實現(xiàn)了材料表界面性能的顯著提升以及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，實現(xiàn)了在自清潔涂料、分離膜、海洋防污、鋰電池等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。完成包括國家自然科學(xué)基金重點、國防重點基金、浙江省重大科技專項等項目30余項；迄今為止，已在Nat. Water, Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., AIChE J., Adv. Mater等國際權(quán)威期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇。獲授權(quán)發(fā)明專利70余項，含PCT專利多項。已主持完成包括國家自然科學(xué)基金、浙江省重大科技專項等項目30余項；成果獲江蘇省科學(xué)技術(shù)獎一等獎、中國化工學(xué)會技術(shù)發(fā)明一等獎、中國輕工業(yè)聯(lián)合會技術(shù)發(fā)明一等獎等省部級獎勵8項，獲中國專利優(yōu)秀獎，日內(nèi)瓦國際發(fā)明獎等專利成果獎4項。

• 學(xué)科方向：材料、化工、高分子、化學(xué)、能源環(huán)境、有機合成等相關(guān)專業(yè)。

• 研究方向：1）仿生多尺度界面功能材料、多功能膜分離材料與表面改性、響應(yīng)型智能超浸潤自清潔材料；2）新能源材料的設(shè)計、構(gòu)筑與應(yīng)用，全固態(tài)電池技術(shù)、固態(tài)電解質(zhì)與隔膜材料、鋰電池/鋰硫電池電極與粘結(jié)劑；3）在功能聚合物復(fù)合材料與涂層材料、特種聚合物樹脂材料（膜材料、電池材料等）、氟硅高分子材料的設(shè)計合成與工程化應(yīng)用領(lǐng)域，從事應(yīng)用基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)品開發(fā)工作。

• 工作地點：浙江大學(xué)衢州研究院/浙大化工學(xué)院

  要求：

  1）具有博士學(xué)位（含應(yīng)屆博士畢業(yè)生）；

  2）具備扎實的材料化學(xué)或化工基礎(chǔ)及產(chǎn)業(yè)化思維；

  3）勤奮上進(jìn)，善于溝通交流，具有良好團(tuán)隊合作能力、動手能力和執(zhí)行力。

  相關(guān)待遇

  1）稅前年薪35~40萬；

  2）五險一金、定期體檢、租房補貼、人才公寓、人才津貼等；

  3）工作業(yè)績突出、滿足研究院公開招聘研究人員任職條件者，出站后可優(yōu)先聘用到浙江大學(xué)衢州研究院科研崗位工作，并享有相應(yīng)引進(jìn)人才待遇：安家補助、購房補貼（共160萬元）和人才津貼等；

  4）提供良好的實驗與科研條件，開展國際前沿性的研究，以及參加國內(nèi)外高水平學(xué)術(shù)會議的機會；支持申請各類博士后基金和項目；基本待遇參照浙江大學(xué)博士后待遇規(guī)定，課題組補貼和獎勵面議。

  應(yīng)聘方式

  有意者請將應(yīng)聘材料（包括學(xué)習(xí)和工作經(jīng)歷、已發(fā)表的科研論文、已取得的科研成果等）發(fā)至聯(lián)系人：高老師（feng_gao@zju.edu.cn）