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实现大规模制备多功能表皮状自修复涂层

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发表于 2019-9-24 11:14 超大游击队员 | 显示全部楼层 |阅读模式

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表皮是生物体重要的组织结构,在日常生活当中起着防御外力与细菌入侵的作用。当表皮受到破损时,它的上下分层会产生积极的协同效果,促使表皮达到完好如初的状态。这种积极防御与自修复的行为是大自然中的生物体经过自然演变所形成的优雅结构赋予的,这一过程高效节能。受这种分层结构与功能的启发,吉林大学化学学院杨明教授带领其研究团队,在前期工作中利用层层自组装 (LBL)技术制备出了与表皮结构高度类似的、具有协同修复效果的高刚度、高硬度智能涂层(ACS Nano, 2018, 12, 10621073)。与生物体表皮结构的完美形成及功能高效性相比,该工作的LBL技术还存在很多局限性,如规模难以放大,成本太高。随着自修复材料的快速发展,目前迫切需要一种更好的仿生技术来平衡自修复材料的生产效率与自愈合性能。

为了实现这一有意义的需求,该研究组设计了一种共溶剂体系,成功的使用刮膜技术(Doctor Blade Coating)获得了与表皮结构相类似的多级分层结构。该涂层的上层使用廉价﹑易分散的蒙脱土粘土片(MTM)作为增强相,不仅可以提高涂层的机械性能,还可以防止下层高分子在修复过程中的外溢。利用这种简单、快速、高效的刮膜技术获得的杂化涂层,保持了和LBL涂层类似的高刚度(34.3±1.4 GPa)和高硬度(1.65±0.09 GPa),其双层薄膜的厚度与MTM的含量可以方便的调节,从而进一步优化协同自修复性能。由于这种刮膜技术的使用,该涂层可以广泛的应用到不同的基底上,例如可以作为具有阻燃性能的保护膜涂覆在纤维板上。另外,由于单宁酸的存在,该涂层还具有抗菌和高黏附等特点。这种将仿生理念运用到大规模制备的尝试为实现新型智能材料的应用提供了重要的思路。

该研究成果以“Scalable Synthesis of Multifunctional Epidermis-Like Smart Coatings”为题发表在《Advanced Functional Materials》上,同时被Wiley的科学新闻网站(Advanced Science News)作为研究亮点所报道。
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 楼主| 发表于 2019-9-24 11:14 超大游击队员 | 显示全部楼层
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