南京工业大学赵怀霞/王杨鑫/王庭慰教授团队《ACS AMI》：受起皱手指启发水敏动态纹理可切换表面

2023-02-20 来源：高分子科技

纹理表面往往会赋予材料一些特殊的物理特性，例如粘附性，润湿性以及光学性能等等。其中，动态纹理表面因能够在两个或多个不同状态之间切换而受到了广泛关注与研究。受自然界的启发，液晶弹性体、较低临界溶解温度的聚合物和可响应电、热、光、溶剂和机械刺激的功能性材料均已被报道用于可逆切换表面。但是，响应性聚合物结构的设计以及表面图案化都是复杂且耗时的。开发简单的聚合物体系和简易的纹理构建策略对于制造新一代的可切换表面具有重要意义。

近日，南京工业大学材料科学与工程学院赵怀霞/王杨鑫/王庭慰教授团队通过利用无机盐填料的吸湿性和3D打印技术，在PDMS表面上创建可逆水敏微纹理。如同手指长时间浸泡在水中会起皱一样（图a, b），这种表面也可以在湿润/干燥状态下分别在高/低微纹理之间灵活切换（图c）。其启动机制是基于PDMS网络中的水溶性填料在不同状态下的吸水-解吸作用(图c)。此外，这种动态纹理能够调节材料表面的摩擦系数。在反复的水暴露和摩擦处理中，该纹理表面显示出良好的耐久性和稳定性。值得注意的是，当在3D打印墨水中添加荧光染料后，表面纹理同时也显示出明显的荧光发射，从而可以为不同状态下的表面变化提供了便捷的信息显示。这项研究工作将为构建新一代可切换表面提供了一种制备方法简单、低成本和环保的合成策略。

该工作以“Pruney Finger-Inspired Switchable Surface with Water-Actuated Dynamic Textures”为题发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上（DOI: 10.1021/acsami.2c22378）.该研究得到了国家自然科学基金委，中国江苏省高等学校自然科学基金，南京工业大学科研启动基金和国家留学基金委的支持。

图水敏动态纹理可切换表面（PFISS）的设计和制备。 (a) 手指照片。暴露在水中后的手指起皱行为。 (b) 起皱手指示意图. (c) PFISS上动态纹理的3D打印示意图和不同步骤中的聚合物配置。

该工作是团队自适应可切换PDMS薄膜制备与应用的最新进展。在前期的工作中，团队制备了用于减摩和防污的自适应自润滑粗糙PDMS涂层（Adv. Mater.,2018,30,29, https://doi.org/10.1002/adma.201802141）;随后，又分别研究了用于节能制冷升温的机械力刺激响应可切换空腔的PDMS薄膜（Adv. Mater.,2020,21,29, https://doi.org/10.1002/adma.202000870）和用于不可克隆隐/显性防伪的机械力刺激响应各向异性自适应空腔的PDMS弹性体薄膜（J. mater Chem. C, 2022,10,3677, https://doi.org/10.1039/D1TC06136D ）；接下来，又研究了用于信息加密的3D打印多液体自适应PDMS薄膜（Adv. Mater. Technol., 2023,8,2, https://doi.org/10.1002/admt.202201122）。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c22378

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

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（责任编辑：xu）

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