上海交大团队提出微纳米智能图案化表面新策略

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  本报讯 微纳米图案不仅是现代微电子工业的基础,同时在各种生物体表面如叶子、皮肤和羽毛等表面也十分常见,这些微纳米图案赋予了材料表面形形色色的功能,在制备芯片、光子晶体、自清洁和抗反射涂层等领域发挥不可替代的作用。具有环境刺激响应性敏感的微纳米图案在智能表面和器件等许多领域如可逆黏附和润湿性、智能传感器等具有广泛的应用前景,然而如何实现动态调控材料表面微纳米图案仍然是一个十分重大的挑战。
  基于对动态化学和表面微纳米褶皱图案的研究认识,上海交通大学化学化工学院印杰和姜学松课题组提出了一种利用Diels-Alder动态化学反应(D-A反应)来制备可逆的褶皱微纳米图案化智能表面的新策略。将含有呋喃的聚合物和双马来酰亚胺涂布在弹形体聚二甲基硅氧烷PDMS,通过控制表层D-A反应的交联程度来实现对表面褶皱图案的可逆调控。可逆的微纳米图案使得其表面具有动态可调的黏附性、润湿性和光学透明性,并且动态化学的本质也赋予了褶皱图案具有可擦写和自修复的功能。此外,丰富的动态化学反应使得这个全新的策略具有很好的普适性和可设计性,可以拓展到制备具有多重刺激响应性、能够适应不同环境的智能表面,如光可逆的蒽/香豆素类的环加成/开环,葡萄糖响应的硼酸酯类、pH响应的酰腙类/亚胺类等动态化学反应等。基于动态化学反应构建动态可逆的微纳米图案化表面是将动态化学反应的本质充分运用到表面应力松弛的体系上来获得智能的微图案化表面,这种利用动态化学构建动态可逆的褶皱图案的方法非常简单有效,易于设计和调控,且具有自修复和多功能化等优点,为制备智能材料表面和器件提供了新的思路。
  相关工作发表在Advanced Materi-als(DOI:10.1002/adma.201602105)上,博士研究生侯鸿浩是该论文的第一作者。
(侯鸿浩)