在國(guó)家“863”計(jì)劃新材料領(lǐng)域課題、國(guó)家自然科學(xué)基金委材料學(xué)部基金課題、科學(xué)院和化學(xué)所創(chuàng)新項(xiàng)目的支持下，化學(xué)研究所研究員徐堅(jiān)、董金勇的課題組經(jīng)過(guò)通力合作，在高分子仿生表面研究上取得了創(chuàng)新性進(jìn)展，近期的相關(guān)有關(guān)研究成果發(fā)表在最近一期的國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Advance  Materials上。

在文獻(xiàn)報(bào)道的具有自清潔功能的超疏水表面制備中，大多使用極低表面能的含氟、硅基團(tuán)的物質(zhì)對(duì)表面進(jìn)行修飾，以降低表面的表面能。然而，自然界中具有自清潔功能的荷葉、蕓苔等植物表面僅為表面能較低的植物蠟所覆蓋。該研究組應(yīng)用聚丙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯兩嵌段共聚物作為成膜物質(zhì)，用直接成膜法得到了具有三維微納米結(jié)構(gòu)的聚合物表面。利用兩嵌段共聚物在選擇性溶劑中溶解性不同而得到多分子膠束溶液，單一膠束粒徑在50至200納米之間。在溶劑揮發(fā)過(guò)程中，膠束彼此之間聚集以減小體系的表面能，形成尺寸在1～2微米的球形膠束團(tuán)聚體，每個(gè)團(tuán)聚體的表面為眾多納米級(jí)的單個(gè)多分子膠束所覆蓋，構(gòu)筑聚合物涂層表面具有與天然荷葉表面相似的微納雙重結(jié)構(gòu)，這一高分子仿生表面表現(xiàn)出類似天然荷葉的自清潔功能，水滴(5微升)的接觸角為160.5±2.1度，滾動(dòng)角為9±2.1度。

本項(xiàng)研究結(jié)果的意義在于，以普通的高分子材料構(gòu)筑出具有仿荷葉的微納雙重結(jié)構(gòu)表面。盡管表面的浸潤(rùn)性是由表面組成和表面微觀結(jié)構(gòu)兩方面所決定，但該研究結(jié)果表明，浸潤(rùn)性對(duì)表面微觀結(jié)構(gòu)依賴性更大。只要能構(gòu)筑合適的表面仿生微觀結(jié)構(gòu)，無(wú)需低表面能物質(zhì)的修飾就可得到類似荷葉的自清潔仿生表面。由于聚合物材料在涂料工業(yè)中的重要性，本研究成果對(duì)擴(kuò)大制備自清潔仿生表面材料的可選擇范圍，加深對(duì)表面浸潤(rùn)性的認(rèn)識(shí)具有指導(dǎo)意義，對(duì)推動(dòng)涂料科技發(fā)展有潛在的應(yīng)用價(jià)值。