微观粗糙结构和表面能化学成分：超湿材料的双核元素

2025-03-31 13:57:21

具有分级粗糙结构的粒子可用于构建超润湿粒子涂层。另一方面，将功能材料引入粒子表面主要依赖于改性技术，而这些技术往往涉及昂贵的表面能改性剂、复杂的操作流程以及结构稳定性不足等问题。

空心聚合物微球作为微型反应器

空心聚合物微球由密封的空腔和多孔壳组成，是理想的微型容器。基于“相似相溶”原理，油性聚合物反应物可注入这些空腔中，形成各种可聚合的微区。在可控加热条件下，生成的共聚物可从这些微区中挤出，在壳表面产生纳米级的二次突起。这些微纳双尺度全聚合物粒子（MNDPs）无需进一步改性或外部功能化，就固有地展现出超润湿特性。

新疆大学研究团队取得突破

近日，新疆大学陈程教授团队利用亲水性空心聚（苯乙烯 - 二乙烯基苯）[P(S - DVB)]微球作为聚合物微型容器。通过将含氟单体和引发剂注入空腔中形成微反应单元，他们成功制备出润湿性可调的MNDPs。通过改变含氟单体的类型，所得涂层展现出可调节的润湿性能和拒热水性能。这项题为《用于构建具有可控润湿性和拒热水性的超润湿表面的微纳双尺度全聚合物粒子》的研究成果发表在《化学工程杂志》上。

方法

在本研究中，作者在室温搅拌条件下将反应油相（包含单体、交联剂、含氟单体和引发剂）吸附到聚合物微球的中空腔内。加热后，内部反应物发生聚合，导致核心腔体和壳层孔隙溢出并产生大量纳米级共聚物表面突起。通过调整含氟单体的组成，可以精确控制所得MNDPs的物理化学性质。

应用

- **超疏水纺织品**：具有短氟烷基链的MNDPs被用于制造自清洁、防污织物。

- **隔热织物**：近球形的含氟MNDPs构建了耐热纺织品，可防止高温液滴的渗透或扩散。

结论

这项工作表明，MNDPs可以通过调整层级结构和表面能化学来设计具有可编程润湿性的超润湿表面。该研究系统地研究了它们在超疏水和隔热纺织品中的性能。此外，耐热涂层独特的润湿机制凸显了未经改性的、基于颗粒的结构在多功能超润湿材料中的科学价值和应用潜力。