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几年前，一位自动驾驶工程师找到中国科学院理化技术研究所贺军辉研究员，前者讲起了自己在工作中碰到的问题：自动驾驶用的多种光学传感器光学窗容易被污染，导致车辆在无人干预的情况下无法自动行驶，只能“趴窝”。

其实，这种问题在很多应用场景都会出现，比如太阳能电池、便携式电子设备、汽车、高铁、飞机、船舶、住房建筑等都会面临这种问题。

而尽量多地收集光线有利于充分利用太阳能，可以提升光学器件和光电器件等的工作效率。这就会给这些场合的涂层材料提出一定要求，即它只有具备耐磨性、耐久性和长效性，才能实现真正的实用价值。

基于此，最近贺军辉和团队提出一种三元协同的新策略，制备出一种类液氧化硅复合涂层。

图 | 贺军辉（来源：贺军辉）

得益于外层全氟聚醚的润滑屏蔽，这种涂层能够承受 25 万次机械磨损、1000 次的胶带剥离和极端 pH 溶液的浸泡，彻底解决了传统拒液表面在机械性能和性能稳定性方面的长期应用瓶颈。

其具有诸如防污、抗冰、耐腐蚀等多种功能，拓宽了减反拒液表面的应用范围。预计若干年内在电子设备、太阳能电池、汽车、高铁、飞机、船舶、住房建筑等领域将迎来重要的应用前景。

研究中，课题组通过中空氧化硅纳米颗粒、全氟聚醚聚合物刷以及共价粘合剂硅酸四乙酯之间的协同作用造出了这种涂层，其兼具高透光率、优异的全疏性以及出色的耐久性。

与此前仅专注纳米结构设计或分子设计的传统单一策略不同的是，这项研究将两者结合在一起，克服了高透与拒液两种功能之间长期存在的矛盾。

（来源：Advanced Materials）

不仅实现了质的飞跃，也具有减反、防污、抗冰、耐腐蚀等功能。对于相关论文，一位审稿人评价道：“作者通过中空氧化硅纳米颗粒和全氟聚醚复合，创制了新的具有优异性能和应用前景的多功能涂层。”

另一位审稿人评价称：“作者通过纳米结构设计和分子设计相结合，创制了高综合功能涂层，不仅展示出高透光性能和优异的双疏性能，还集成了抗污、抗冰、抗腐蚀的功能。涂层历经剧烈处理后依然保持原有性能，展示前所未有的耐磨性、耐久性和长效性。”

日前，相关论文以《具有增强透明度、协同多功能和优异耐久性的高度综合类液涂层的理性设计：三元协同策略》（Rational Design of Highly Comprehensive Liquid-Like Coatings with Enhanced Transparency, Concerted Multi-Function, and Excellent Durability: A Ternary Cooperative Strategy）为题发在Advanced Materials[1]，苏炀是第一作者，贺军辉担任通讯作者。

图 | 相关论文（来源：Advanced Materials）

虽然高综合功能涂层具有广阔而重要的应用前景，但要将众多功能尤其相互冲突的功能集成到一起实属不容易。

而耐摩擦性能、功能长效性等则是实际应用必须但又非常难以达到的要求，如大多数超疏水自清洁涂层的耐摩擦性能和功能长效性，都很难满足实际应用的苛刻要求。

基于该研究，他们拟继续开展一系列研究，包括进一步深入揭示纳米结构和分子结构与涂层性能的内在关系，形成指导高综合功能涂层设计的通用原则，并延伸到具有重要应用前景的多类高综合功能涂层的研究。

短期内，课题组将重点考察这一技术在节能涂层等方面的应用，因为这方面的应用直接关乎碳达峰、碳中和全球战略目标的达成。

参考资料：

1.Su, Y., & He, J. (2024). Rational Design of Highly Comprehensive Liquid‐Like Coatings with Enhanced Transparency, Concerted Multi‐Function, and Excellent Durability: A Ternary Cooperative Strategy.Advanced Materials, 36(35), 2405767.

运营/排版：何晨龙