澳大利亞國立大學：室溫下通過吸附-脫附循環實現材料表面潤濕性調控

編輯部實習生 6年前 (2017-11-28) 3156瀏覽

【引言】

具有特殊潤濕性的仿生納米界面材料一直以來都是材料領域研究的熱點，由于特殊潤濕性界面涉及到對液體、氣體等不同相態下物質的親和與排斥，其在液體分離、流體操控和非均相催化等領域都有廣泛的應用。近年來，除了表現出單一潤濕性（親水疏油，親水親油，疏水親油或疏水疏油）的界面得到了大量的研究之外，具備可調控的潤濕性（從親水到疏水，從親油到疏油）的界面也引起了廣泛的關注。然而就目前的研究進展而言，在構建潤濕性可調控的界面時往往都需要采用多步的物理和化學方法共同作業，如何發展一種簡便的方法使得材料表面具有可調控的潤濕性是一個頗具挑戰的研究方向。

【成果簡介】

近日，澳大利亞國立大學Antonio Tricoli教授（通訊作者）研究團隊報道了一種通過弱相互作用調控界面潤濕性的方法，相關成果以“Dynamically Gas-Phase Switchable Super(de)wetting States by Reversible Amphiphilic Functionalization: A Powerful Approach for Smart Fluid Gating Membranes“發表于Adv. Funct. Mater上。該方法的核心為使用雙親性的小分子（例如十二烷基三甲基溴化銨和正辛醇）通過物理吸附的方法對材料表面進行修飾。當基底為本身疏水的材料時，由于疏水相互作用，雙親性分子的疏水端與材料表面之間的親和力較大，使得雙親性分子在材料表面發生自組裝。從結果上來看，由于雙親性分子的親水端暴露在外，導致材料的表面能大大增加，使得材料表面的潤濕性實現翻轉（從疏水到親水）。若進一步使用極性較大的溶劑（例如水）對材料進行處理，因為親水端與強極性溶劑之間較強的偶極相互作用，又可將雙親性分子從材料表面洗脫下來，使材料恢復原本的潤濕性。通過這樣一種雙親性分子在材料表面發生吸附-脫附循環的方法，可以輕松地實現對材料表面潤濕性的動態調控，從而達到構建親水/疏水響應性界面的目標。

【圖文導讀】

圖1. 通過吸附-脫附循環調控材料表面潤濕性的原理示意圖

a. 雙親性分子（十二烷基三甲基溴化銨，DTAB）的吸附-脫附循環示意圖