1154 / 2023-03-16 09:31:31

无机-有机杂化固液复合润滑涂层的仿生构建及其性能研究

生物体在优胜劣汰的自然选择下不断进化出独特表面性能，以适应外界生存环境^[1]。受猪笼草的启发，研究人员将润滑剂灌注到微纳粗糙结构形成固液复合的超滑表面(SLIPS)，光滑无缺陷的低能润滑液膜具有抗污损性能^[2]。然而在实际应用中，基材表面储液结构的机械强度较差，锁定润滑液的能力和长效服役性能较差^[3,4]。 自然界中泥鳅-山药等在体表分泌粘液，具有润滑和湿润功效及防御作用。课题组成员^[5]以粘液类生物体泥鳅和山药作为研究对象，探究了粘液对生物体表面的抗污特性；并利用无机磷酸铝盐粘结剂（AP）与无机二氧化钛纳米填料（TiO₂）和有机聚四氟乙烯（PTFE）纳米颗粒通过共价键交联，在多种基材表面仿生构筑稳固的无机-有机复合涂层AP-TiO₂@PTFE，得到具有较好强度、韧性、低摩擦系数和较低表面能的粗糙多孔隙涂层。再利用PTFE颗粒与全氟聚醚润滑油（PFPE）之间的良好的界面相容性，将PFPE通过空隙毛细作用和范德华作用力牢固吸附溶胀到AP-TiO₂@PTFE涂层内部，得到仿生类粘液超滑表面AP-TiO₂@PTFE@PFPE。无机磷酸铝盐的耐溶剂性和高粘结强度结合PTFE固体润滑涂层和PFPE液体润滑油的润滑减摩效应，AP-TiO₂@PTFE@PFPE超滑表面在各种液体介质环境下经受500次的砂纸摩擦磨损测试，依然保持稳定的疏水、疏油性能。同时，低表面能的PFPE润滑油膜形成物理阻隔，在磨损实验过程中对小分子荧光染料表现出很好的抗污性。