全氟凝胶由于其特殊的表面性能（超低表面能、超疏水性），开始受到相关领域研究人员的关注。然而，由于全氟聚合物具有化学稳定性和难以溶剂化的特性，目前尚无简单有效的方法可用于制备兼具优异机械性能和特殊表面性能的超分子全氟凝胶。近日，电子科技大学崔家喜教授团队报道了一种利用多孔聚四氟乙烯（pPTFE）的纤维网络固定各种全氟化液体来制备超分子全氟凝胶的方法。与常规超分子凝胶通过自组装凝胶化不同的是，该项工作采用全氟试剂浸泡多孔聚四氟乙烯的方式得到了全氟超分子凝胶（图一）。

图一. 超分子凝胶的形成过程示意图。a）普通超分子凝胶通过自组装凝胶化过程，b）全氟超分子凝胶形成过程。

  具体而言，该方法是将多孔聚四氟乙烯（生料带）浸泡在全氟溶剂中，聚四氟乙烯基体的非晶区域被全氟溶剂溶胀，高结晶区域未被溶剂溶胀作为凝胶的物理交联点，从而得到全氟超分子凝胶。这一制备方法是受到生料带的生产工艺启发而得到的，在生料带的压延成型过程中会形成纤维状网格结构，这种结构与超分子凝胶的聚合物骨架相似，只需引入全氟溶剂对聚四氟乙烯非晶部分进行溶胀凝胶化，即可得到超分子全氟凝胶。对多孔聚四氟乙烯进行预拉伸还可以控制全氟溶剂的溶胀比例（图二）。

图二. 多孔聚四氟乙烯结构及溶胀性能

  这种方法所制得的全氟凝胶不仅具有优异的力学性能，包括高强度(>4.2 MPa)和模量(>9.5 MPa)，极好的拉伸性能(6240%)和延展性(>2300%)。这些特性使得材料可以在室温下轻易地通过徒手压延到各种形状的物体上，压延后形成的薄膜仍具有良好的机械性能（图三）。

图三. 全氟超分子凝胶的机械性能及延展性能

  此外，压延过程中挤压出的全氟溶剂被多孔结构固定在涂层表面，形成一层润滑液膜，从而得到含液超滑涂层（SLIPS）（图四）。SLIPS是一类在减阻、抗污、自清洁等领域具有巨大应用潜力的仿生表界面材料。其核心是使用纳米/微结构化基材将注入的润滑液锁定在适当的位置，润滑液被储存在基材同时，在材料表面形成稳定和惰性的“光滑液膜”（这一概念由哈佛大学Aizenberg教授团队在2011年提出）。在对涂层超滑性能的研究过程中，研究团队还发现在该涂层表面液体消耗导致超滑性能下降后，可以通过简单的按压恢复其超滑性能。

图四. 全氟超分子凝胶压延后得到的超滑涂层及性能

  该方法仅采用两种日常生活中常见的原料（生料带和全氟润滑油），通过简便的浸泡过程便可得到具有可压延性能的全氟超分子凝胶，因而具有巨大的应用转化潜力。比如，在目前全球COVID-19尚未得到有效控制的状况下，该团队在对涂层抗菌性能进行表征后，提出了抗菌胶带的潜在应用。

图五. 全氟含液超滑涂层的抗菌性能

  该研究成果发表于近期的Chemical Engineering Journal期刊上，相关技术也申请了中国发明专利；杨莉博士为该文第一作者，崔家喜教授为通讯作者；上海科技大学的郑宜君教授课题组在涂层抗菌性能测试上提供了帮助。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

  原文链接：

  Calenderable Supramolecular Perfluorogels for facile fabrication of slippery coatings

  Li Yang, Shihua Dong, Wei Zhou, Qian Wu, Yijun Zheng, Jiaxi Cui*

  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894720340201