超疏水

超疏水表面由于具有优异的拒水性能，在各个领域具有潜在的应用。特别是无氟超疏水薄膜引起了广泛的关注。本研究采用简单的喷涂方法成功制备了一种环境友好、可重写的超疏水涂层。通过水溶性聚乙烯醇( PVA )将亲水性二氧化硅纳米粒子固定在基底上，再通过聚二甲基硅氧烷( PDMS )对其表面进行改性，得到超疏水涂层。制备的涂层的水接触角为160o，稳定性良好。最重要的是，当不再需要超疏水涂层时，可以将其去除，基底可以重复使用。环境友好、可重写的超疏水涂层在日常生活中应该具有很好的应用前景。

表面生物膜和血栓形成在全球范围内造成了显著的发病率和死亡率，这突出了开发有效的防污染方法的重要性。本工作采用简单的两步浸涂法制备了具有优异的多液体斥力、杀菌性能和极低的细菌和血液附着力的新型高鲁棒性超疏水涂层。将1H、1H、2H、2H-全氟辛基三乙氧基硅烷( FAS-17 )包复的疏水性氧化锌和铜纳米粒子复合制备涂层，在商用聚氨酯( PU )海绵上构建分级微/纳米结构，然后进行聚二甲基硅氧烷( PDMS )处理，用于提高纳米粒子与海绵表面的结合程度。微/纳米织构的样品可以排斥各种液体，包括水、牛奶、咖啡、果汁和血液。与原PU相比，在连续滴流生物反应器中，制备的海绵超疏水特性使细菌(金黄色葡萄球菌)的粘附性在4天内显著降低，最高可达99.9 %。海绵对纤维蛋白原和活化血小板的粘附也有很强的抵抗力，分别降低76 %和64 %，从而降低凝血和血栓形成的风险。更为重要的是，海绵即使在受到不同类型的严酷机械损伤后，如手指划伤、刀划伤、胶带剥伤、手捏伤、手搓伤、弯曲伤、压缩释放( 1000个循环)试验，以及在250g装载量下1000cm砂纸擦伤，也能保持其超疏水性能。因此，该新型杂化表面具有较强的鲁棒性和抗血液粘附和细菌污染的能力，使其成为多种应用领域的理想选择。

提高聚二甲基硅氧烷( PDMS )的超疏水性能是当前从生物医学到航空航天等领域广泛应用的研究热点。虽然有很多制备技术可以提高PDMS的超疏水性能，但是当制备技术作为一种可扩展但简单的方法应用时，会出现一个重要的问题。这里，我们描述了利用短链含氟多面体低聚倍半硅氧烷( FPOSS )实现PDMS超疏水的简单方法，采用非溶剂共混、溶剂共混、将FPOSS / PDMS溶液喷涂到部分固化的PDMS基体上、只将FPOSS溶液喷涂到部分固化的PDMS表面4种不同的方法将2种FPOSS共混到PDMS中。在两种FPOSS物种中，将FPOSS喷涂到部分固化的PDMS表面，得到了静态水接触角为167°  ±  1°的超疏水表面，三氟丙基异丁基POSS ( TFP )比三氟丙基POSS笼( CM )具有更高的疏水性。PDMS的非晶态性质在加入FPOSS后得到改善。因此，本文详细研究了FPOSS / PDMS复合材料制备方法对其超疏水性能的影响。

超疏水抗菌织物具有抗菌和抗菌粘合性能，在医用纺织品领域表现出巨大的需求。然而，目前的技术无法完全解决这一问题。因此，一种简单的方法是非常理想的。这里，将纯涤纶( PET )织物浸入含有ZnO纳米颗粒和聚二甲基硅氧烷( PDMS )的溶液中，经低压Ar等离子体处理后，纤维表面均匀复盖一层ZnO- PDMS层。处理后织物的增重率为3.5 %，基本不变，织物的透气性、透湿性、拉伸性能基本不受影响。研究发现，织物的水接触角( WCA )大于162.7°，滑动角( SA )小于10°，PDMS与PET纤维的稳定结合使其具有较强的超疏水性能，即使经过300次洗涤循环和600次摩擦循环，仍保持超疏水性能。洗涤前大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.89 %和99.85 %，洗涤100次后，抑菌率分别降至99.36 %和99.17 %。因此，在要求具有良好抗菌性能的服装或纺织品(如床单、羽绒被等)的防护应用中显示出良好的发展前景。

柔性可穿戴传感器对于复杂环境中的各种实际应用，如电子皮肤、人体运动检测等具有极其重要的意义。然而，制备具有优异柔韧性、抗腐蚀、高灵敏度和环境适应性的低成本超疏水可穿戴传感器仍然具有挑战性。通过在多壁碳纳米管( MWCNTs )表面喷涂热塑性弹性体( TPE )溶液，在空气/水界面形成多壁碳纳米管( MWCNTs )薄膜，然后用聚二甲基硅氧烷( PDMS )泵入水处理MWCNTs薄膜的下表面，制备了超疏水柔性薄膜。在此过程中，TPE在MWCNTs上的包复使片材收缩，增加了导电网络的密度。PDMS涂层增强了薄膜的超疏水性能和MWCNTs的结合牢度。所制备的三明治型TPE / MWCNTs / PDMS薄膜具有较高的导电灵敏度、较宽的应变范围( 80 % )、快速稳定的响应时间( 60 ~ 80   ms )和1000次拉伸-松弛循环的稳定性。由于具有良好的超疏水性能，制备的薄膜能够被放入液体环境中，用于量化潮湿、酸、碱、盐等潮湿环境下的电阻。可有效用于测量腕部脉搏，监测与人体不同关节相关的各种运动，如手指、腕关节、肘关节等。而且，传感膜能够捕获不同气氛下的连续信号，如膜的面积变化、跌落冲击的实时应力响应等。本研究为多功能可穿戴传感器在恶劣环境下的广泛应用提供了一种新颖而有前景的途径。

被动日间辐射冷却( PDRC )材料由于具有节能潜力和满足智能衣服需求的可能性，越来越受到人们的关注。在本工作中，我们利用光谱选择性磷酸铝颗粒制备了一种多功能的辐射室外降温棉织物。进一步通过引入聚二甲基硅氧烷( PDMS )层对织物进行超疏水改性，水接触角( WCA )为151.9  ±  0.9°，滑动角为1.3  ±  0.3°，通过反射太阳光(反射率接近90 % )并将热量辐射到涂层的外层空间(发射率约为0.92 )，该棉织物相对于裸棉的平均温度下降  ~   5.4  ℃，使人体在阳光直射下避免过热1.0  ℃  ~   4.4  ℃。洗涤20次后，WCA由151.9°略有下降至143.9°，水的滑动角由1.3°增加至5.3°，冷却温度仍保持在  ?   4.2  ℃，表明制备的棉织物具有良好的耐洗性。由于这些优越的性能和简单的制作，这种用于被动日间辐射冷却的超疏水纺织品有望广泛应用于户外外套等设施。

开发集自修复、自清洁、高效分离功能于一体的分离材料，对于含油废水和溢油的修复具有重要意义和挑战性。本工作发展了一种制备具有自修复超疏水性能的聚酰亚胺( PI )纳米纤维膜的简易方法。所设计的膜对一系列油水混合物和油包水乳液具有显著的分离效率。此外，由于PI膜与聚二甲基硅氧烷/十八胺( PDMS / ODA )涂层的协同环境稳定性，该膜在恶劣环境出良好的适应性。特别令人感兴趣的是，所制备的膜具有优异的自愈和自清洁能力，具有多功能集成。这些特性使膜成为一种在现实环境中高效油水分离的理想分离材料。

与超疏水表面相比，润滑剂填充的织构表面由于具有较高的表面稳定性而作为拒液表面备受关注。本研究采用软光刻技术制备了聚二甲基硅氧烷( PDMS )微结构(宽20μm，高80μm )。考察了柱状(柱状、离散脊)和孔洞型(孔洞、连续脊、带8个条纹支撑的圆环)等微结构几何结构对不同黏度润滑剂( Krytox-103，η：0.131 Pa . s，Krytox-105，η：0.737 Pa . s，石蜡油，η：0.112 Pa . s )渗透性能的影响。柱状微结构上观察到部分入渗，而孔状微结构上则获得了较完整的入渗。Krytox-105的黏稠度越高，所有微观结构的渗透越彻底，从而形成了一种滑滑的液体注入多孔表面( SLIPS )，由Krytox-105注入的孔型制备的SLIPS具有良好的抗叶绿素和牛奶酸奶的防污性能。

通过合理的涂层结构设计，分别以纳米SiO2、PDMS改性PU和Sm2 O3粒子为微纳结构改性剂、粘合剂和功能颜料，采用玻璃棒刮涂法制备了具有超疏水和近红外吸收性能的PDMS改性PU / Sm2 O3复合涂层。讨论了固化温度、Sm2 O3添加量、Sm2 O3与纳米SiO2质量比对涂层性能的影响。结果表明，Sm2 O3的加入对涂层性能有重要影响。当涂层固化温度为80   ° C，Sm2O3添加量为50   wt %时，涂层对1.06   μ m近红外光的反射率可低至36 %。涂层的水接触角( WCA )可达115°，明显高于传统PU基近红外吸收涂层。通过调节涂层中Sm2 O3和纳米SiO2的质量比，可以实现涂层的超疏水性能。当涂层中Sm2 O3与纳米SiO2的质量比为7∶3时，涂层表面可出现明显的乳头状微纳米粗糙结构，使涂层表现出超疏水性能。涂层的WCA可达153 °，滑动角可达7 °，1.06   μ m近红外光反射率可低至59.3 %。该涂层同时具有良好的超疏水和近红外吸收性能。

具有超疏水性能的仿生表面被誉为防污技术的有效候选者。然而，物理接触时大面积掌握、图案化和图案崩溃的局限性是海洋和医学实际应用的瓶颈。本研究采用Mor Photonicics公司的自动Portis NIL600工具，通过可重复使用的中间柔性印章，实现了高长径比( 5.0 )微结构的辊-板纳米压印光刻。在聚碳酸酯( PC )和聚对苯二甲酸乙二酯( PET )箔片上，采用两种Mor Photonicics公司的紫外光固化树脂，复制了具有八条支撑体( C-RESS )微结构的微柱( PIL )和圆环。将图形质量和表面润湿性与常规的聚二甲基硅氧烷( PDMS )软光刻工艺进行比较。研究发现，R2P NIL复制的PIL和C-RESS模式的高度与模式设计的偏差分别小于6 %和5 %。此外，印迹PIL和C - RESS的表面润湿性分别为超疏水疏油型和疏水疏油型，对C - RESS的微观结构具有良好的鲁棒性。因此，R2P NIL工艺有望成为大规模抗污染C-RESS微结构制备的一种有前途的方法。