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  超疏水表面由于具有獨(dú)特性能而引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注和研究興趣，例如：防粘、防污染、自清潔、油水分離、抗結(jié)冰、防腐蝕、微反應(yīng)器等。古有詩(shī)詞“出淤泥而不染，濯清漣而不妖”，這其中描述的就是“荷葉效應(yīng)”，荷葉表面因其具有特殊微/納米多級(jí)糙化結(jié)構(gòu)和低表面能蠟質(zhì)的協(xié)同作用而表現(xiàn)出優(yōu)異的低粘附力超疏水性能。而“花瓣效應(yīng)”是表面超疏水性能的另一種特殊形式，同樣因表面具有特殊規(guī)整排列的糙化結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出優(yōu)異的高粘附力超疏水性能。超疏水性是由低表面能化學(xué)物質(zhì)疏水性和具有高粗糙度的微米級(jí)和/或納米級(jí)表面結(jié)構(gòu)的協(xié)同效應(yīng)，因此以這兩個(gè)因素為出發(fā)點(diǎn)是制備超疏水表面的關(guān)鍵。然而，通常制備超疏水表面具有諸多不足之處，如：設(shè)備要求苛刻、操作復(fù)雜、成本高、牢度不理想等，特別是對(duì)于紡織品而言。因此，制備具有操作簡(jiǎn)單、成本低、粗糙形貌結(jié)構(gòu)可控、優(yōu)異牢度的超疏水性能織物，依舊是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

  鑒于此，蘇州大學(xué)李戰(zhàn)雄教授課題組基于重氮化學(xué)自由基聚合的方法，以3,5-雙三氟甲基苯胺為聚合單體對(duì)棉織物進(jìn)行接枝改性構(gòu)筑具有形貌可控的多級(jí)糙化結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)具有不同優(yōu)異特性的超疏水功能紡織品。液滴在該表面的接觸角可達(dá)167.2°，滾動(dòng)角可以實(shí)現(xiàn)1.8°~90°的轉(zhuǎn)換，并展現(xiàn)出荷葉效應(yīng)和花瓣效應(yīng)。

圖1 3,5-雙三氟甲基苯胺重氮自由基自發(fā)接枝糙化改性棉纖維的反應(yīng)機(jī)理圖

  通過(guò)接枝聚合反應(yīng)過(guò)程工藝參數(shù)的優(yōu)化，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)控微結(jié)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu)形貌對(duì)表面的浸潤(rùn)性實(shí)現(xiàn)了可控調(diào)節(jié)，液滴在其表面上的滾動(dòng)角可以從1.8°~90°變化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)有效調(diào)控表面與水滴的粘附力在21.36 μN(yùn)~159.35 μN(yùn)之間變化。

圖2 XPS全譜圖和不同元素的高分辨能譜圖

圖3 不同摩爾濃度鹽酸條件下形成多級(jí)糙化結(jié)構(gòu)形貌的電子顯微鏡圖：(a–d) 0.6 M，(e–h) 1.0 M，(i–l) 1.2 M

圖4 納米片（a）和類(lèi)桑葚（b）結(jié)構(gòu)表面的動(dòng)態(tài)水滴粘附和排斥過(guò)程對(duì)比，（c）不同結(jié)構(gòu)表面對(duì)水滴的粘附力，（d）不同結(jié)構(gòu)表面的靜態(tài)接觸角和滾動(dòng)角

圖5 重氮自由基聚合制備的超疏水織物應(yīng)用于（a-d）微液滴化學(xué)反應(yīng),（e-h）自清潔，（i-l）非接觸式磁控運(yùn)動(dòng)

  作者采用重氮自由基聚合法在室溫條件下協(xié)同β-FeOOH糙化改性棉織物，為獲得具有粗糙結(jié)構(gòu)形貌可控且優(yōu)異耐皂洗和耐摩擦牢度的超疏水織物提供了一種簡(jiǎn)單、溫和、低成本的解決方案，并為替代長(zhǎng)碳鏈全氟烷基聚合物接枝改性纖維原位“糙化”精細(xì)構(gòu)筑表面涂層結(jié)構(gòu)，最大限度發(fā)揮其拒液功能指明了方向。

  相關(guān)成果以題為One-step spontaneous grafting via diazonium chemistry for the fabrication of robust bionic multifunctional superhydrophobic fabric的論文發(fā)表在Surface and Coatings Technology上。其中論文的第一作者為蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院博士生李武龍，通訊作者為蘇州大學(xué)李戰(zhàn)雄教授。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（No. 51673137）和江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（No. KYCX20-2665）的支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126802