内部”水下超疏油/超亲油双功能涂层：一种基于胺-反应性纳米复合物多层的革命性长效解

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内部”水下超疏油/超亲油双功能涂层：一种基于胺-反应性纳米复合物多层的革命性长效解决方案（DOI: 10.1039/c7sc01055a）

一、技术突破

图1. 反应机理与构筑流程图：A) Michael 加成反应；B) BPEI/5Acl 化学结构；C) LbL 构筑示意；D-E) 后修饰实现超疏油/超亲油切换

传统水下超润湿材料（水凝胶、金属氧化物）在机械冲刷、极端 pH、盐雾等工况下易失效，制约了其在海上溢油应急、医疗防污、膜分离等领域的规模化应用。我们首次提出“内部”耐久概念：
• 通过 1,4-共轭加成反应（Michael addition）在室温乙醇中快速构建胺-反应性纳米复合物（NC）多层；
• 共价交联网络赋予涂层2.2 mm 厚度与微米-纳米级分级孔结构；
• 仅需一步后修饰（亲水/疏水小分子胺），即可在同一平台可编程切换水下超疏油（OCA ≥ 170°）或超亲油（OCA = 0°）性能；
• 80 天人工海水浸泡、沸水煮、−20 °C 冷冻、砂纸磨损及胶带剥离后，润湿性能几乎不变，创纪录地证明了“表面破坏 ≠ 功能丧失”。
二、核心优势

• “内部”耐久：交联网络贯穿整体，即使表面被磨损 200 μm，内部仍具分级形貌与反应基团，超润湿性能保持 > 165°。
• 通用基底：玻璃、金属、塑料、木材、砂纸、纤维甚至管内壁皆可均匀包覆；柔性基底弯折 10,000 次无开裂。
• 实时可逆切换：亲/疏油性能通过化学后修饰即时调控，无需更换材料，适应复杂油水分离场景。
• 规模制备：室温、常压、无氟工艺，30 min 完成 20 双层（20 bilayers）构筑，适合卷对卷工业化。
  

图2. 耐久性验证：蒸汽、沸水、冷冻、砂纸磨损、胶带剥离后接触角照片及 FESEM

三、示范应用
• 无泵油水分离：超亲油管壁实现 8 μL 油滴在重力驱动下 3 cm 定向传输；
• 自清洁棉纤维：将天然棉改为超亲油后，单次接触即可清除玻璃表面全部 DCM 污染；
• 防污窗体：超疏油涂层在 1 mM SDS、5 % BSA、海水等极端介质中仍保持油滴弹跳 (< 5 ms 接触时间)。

四、合作与转化
研究团队已建立 10 L 级反应釜中试线，可提供：
① 预涂覆卷材；② 现场喷涂树脂包；③ OEM 定制改性胺。诚邀海洋工程、医疗器械、环保装备企业联合开发下一代长效防污-分离一体化产品。