澳大利亚国立大学：室温下通过吸附-脱附循环实现材料表面润湿性调控

编辑部实习生 7年前 (2017-11-28) 3757浏览

【引言】

具有特殊润湿性的仿生纳米界面材料一直以来都是材料领域研究的热点，由于特殊润湿性界面涉及到对液体、气体等不同相态下物质的亲和与排斥，其在液体分离、流体操控和非均相催化等领域都有广泛的应用。近年来，除了表现出单一润湿性（亲水疏油，亲水亲油，疏水亲油或疏水疏油）的界面得到了大量的研究之外，具备可调控的润湿性（从亲水到疏水，从亲油到疏油）的界面也引起了广泛的关注。然而就目前的研究进展而言，在构建润湿性可调控的界面时往往都需要采用多步的物理和化学方法共同作业，如何发展一种简便的方法使得材料表面具有可调控的润湿性是一个颇具挑战的研究方向。

【成果简介】

近日，澳大利亚国立大学Antonio Tricoli教授（通讯作者）研究团队报道了一种通过弱相互作用调控界面润湿性的方法，相关成果以“Dynamically Gas-Phase Switchable Super(de)wetting States by Reversible Amphiphilic Functionalization: A Powerful Approach for Smart Fluid Gating Membranes“发表于Adv. Funct. Mater上。该方法的核心为使用双亲性的小分子（例如十二烷基三甲基溴化铵和正辛醇）通过物理吸附的方法对材料表面进行修饰。当基底为本身疏水的材料时，由于疏水相互作用，双亲性分子的疏水端与材料表面之间的亲和力较大，使得双亲性分子在材料表面发生自组装。从结果上来看，由于双亲性分子的亲水端暴露在外，导致材料的表面能大大增加，使得材料表面的润湿性实现翻转（从疏水到亲水）。若进一步使用极性较大的溶剂（例如水）对材料进行处理，因为亲水端与强极性溶剂之间较强的偶极相互作用，又可将双亲性分子从材料表面洗脱下来，使材料恢复原本的润湿性。通过这样一种双亲性分子在材料表面发生吸附-脱附循环的方法，可以轻松地实现对材料表面润湿性的动态调控，从而达到构建亲水/疏水响应性界面的目标。

【图文导读】

图1. 通过吸附-脱附循环调控材料表面润湿性的原理示意图

a. 双亲性分子（十二烷基三甲基溴化铵，DTAB）的吸附-脱附循环示意图