粘滑可調(diào)性能對(duì)攀爬機(jī)器人、抗污、自清潔、關(guān)節(jié)保護(hù)等應(yīng)用極為重要，可顯著增強(qiáng)材料對(duì)多變環(huán)境的適應(yīng)能力。然而，常規(guī)材料表面往往非粘即滑，這源于其較為固定的分子結(jié)構(gòu)和能量耗散特性，難以呈現(xiàn)截然相反的表面性質(zhì)。近年來(lái)，研究人員試圖通過(guò)多種刺激調(diào)控材料表面特性，但仍大多局限于“強(qiáng)弱粘附”和“高低潤(rùn)滑”的單向調(diào)控，鮮有報(bào)道可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)粘附和超潤(rùn)滑兩種極限狀態(tài)之間的可逆切換。
圖1. 粘滑切換氟凝膠的分子設(shè)計(jì)與工作機(jī)理
圖2. 不同AA含量氟凝膠的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)與粘附表征
作者選取兼具最佳力學(xué)和潤(rùn)滑性能的含有50 mol% AA的氟凝膠為主要研究對(duì)象，考察其在不同溫度下的粘滑切換能力。Probe-tack測(cè)試顯示，升溫使得氟凝膠表面迅速?gòu)臐?rùn)滑切換至強(qiáng)粘附狀態(tài)，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近（~80 oC）達(dá)到最大粘附（362 kPa）。如果保持粘附狀態(tài)并降溫，凝膠并不會(huì)脫粘，反而表現(xiàn)出更高的固化粘附強(qiáng)度（lap-shear測(cè)試~3.8 MPa）。作者通過(guò)鋼球滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了粘滑切換效果。室溫下鋼球自由滑落，滾動(dòng)角僅5 oC，但升溫至80 oC以上，即使基板垂直，鋼球也難以滑動(dòng)。
圖3. 氟凝膠的粘滑切換、抗污和自修復(fù)功能
圖4. 氟凝膠粘滑切換機(jī)理表征
以上研究成果近期以“Making Sticky-Slippery Switchable Fluorogels through Self-Adaptive Bicontinuous Phase Separation”為題，發(fā)表在《Advanced Materials》上。東華大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院碩士研究生李曉霞為文章第一作者，孫勝童研究員和武培怡教授為論文共同通訊作者。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202411273
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