澳門大學應用物理及材料工程研究院助理教授周冰樸帶領團隊研發出可拉伸、半透明及耐用的超疏水柔性薄膜。該薄膜工藝簡單、成本低且環保,具有大規模生產的潛力,在防冰防腐、生物傳感、微流體等領域有著廣泛的應用前景。相關研究成果已於國際材料學期刊《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)上發表。
隨著近年來可穿戴設備、柔性材料及柔性光電器件的不斷興起,擁有自然界中的超疏水現象「荷葉自潔效應」、可拉伸可曲折的柔性功能以及防污防水基底的超疏水柔性薄膜引起了大家的關注。然而,如何有效平衡柔性超疏水基材的柔韌性、疏水性以及持久耐用性,依然是科研界及業界所面臨的一大問題。若能在保證疏水及耐用性的同時亦保留一定的光學透明度,對拓寬超疏水柔性薄膜在光電功能器件、人機互動介面等的實際應用中亦有著重要的意義。基於此,課題組提出了一種工藝簡單、成本低,且環境友好的方法來實現具有疏水性、半透明性、耐用性以及大規模生產潛力的超疏水柔性薄膜。該“二步法”簡易製備技術可使薄膜獲得170°的接觸角以及2°的滾動角,且對於較大初始速度的液滴撞擊(如雨滴)或水流注射亦具有抗擊能力。該研究採用的方法能夠保證微納米結構介面間的緊密作用,從而避免了柔性超疏水薄膜在實際的應用場景中容易因機械損害而喪失疏水功能。在多種穩定性測試中,包括大功率超聲處理、拉伸及彎折等機械變形、化學腐蝕、週期性正向高壓、汽車車輪碾壓及砂紙打磨等,該薄膜均能保持相對穩定的表面疏水功能。
基於薄膜所表現出的良好憎水性、柔性、穩定性和光學透明性質,該工作亦展示了薄膜作為電子產品觸摸屏的保護膜、雨傘的防水層等潛在應用的可能性。經粗略估算,一片原始尺寸為5釐米×5釐米的超疏水薄膜成本約為0.56美元,且無需經過繁瑣和昂貴的微納加工過程,表明了該薄膜具有大面積實用化生產的價值及潛力。
澳大應用物理及材料工程研究院博士生戴子憶和陳戈為文章的共同第一作者,通訊作者為助理教授周冰樸和廣州大學化學化工學院教授林璟;重慶大學教授徐溢和李順波,及課題組博士生丁森亦為工作做出了重要貢獻。研究由澳門特別行政區科學技術發展基金資助(檔案編號:0037/2018/A1)、並獲澳門大學(檔案編號:MYRG2017-00089-FST, MYRG2018-00063-IAPME)、及重慶大學新型微納米器件與系統技術重點學科實驗室的支持。詳情可參閱: https://doi.org/10.1002/adfm.202008574
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