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  超疏水界面，通常是指水與材料表面的接觸角大于150°，如：生活中常見的荷葉和水黽科昆蟲的腿部。制造人工超疏水表面并將其廣泛的應用于防水、自清潔、減阻以及選擇性吸收等領(lǐng)域已經(jīng)成為當今的研究熱點。然而穩(wěn)定性、靈活性以及實用性目前仍然是超疏水材料在實際應用中急需解決的問題。除此之外，能將超疏水材料與可穿戴柔性傳感應用相結(jié)合的超疏水智能涂層還未見報道。

  針對以上的關(guān)鍵科學技術(shù)問題，中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所張珽研究員團隊構(gòu)筑了有多級微納復合結(jié)構(gòu)的多壁碳納米管（MWCNT）/熱塑性彈性體（TPE）復合超疏水智能涂層，該涂層同時兼具了超疏水和優(yōu)異的應變感知性能，可以有效的抵抗環(huán)境中水、酸液、堿液、汗液等干擾。

  從研究結(jié)果來看，得益于復合涂層中梯度分布的TPE和穩(wěn)定的微米孔-納米突起復合結(jié)構(gòu)，該多功能涂層既可以與柔性襯底（如：柔性織物、聚酰亞胺、聚乙烯等）穩(wěn)定結(jié)合也可與剛性襯底（如：玻璃、金屬等）良好的結(jié)合，且符合Wenzel以及Cassie模型具有非常穩(wěn)定的超疏水性能（接觸角~162°）；另一方面多孔微納復合結(jié)構(gòu)給予MEWCNT/TPE復合網(wǎng)絡對拉伸、彎曲以及扭曲優(yōu)秀的應變感知能力：實現(xiàn)了高靈敏度（GF：5.4~80），高分辨率（1°的彎曲），快速響應時間（<8ms），大應變范圍（最大應變~76%、彎曲角度0°~140°，扭曲0-350radm-1）以及高穩(wěn)定性（5000次大應變拉伸實驗）。

  基于智能涂層的優(yōu)異性能，該團隊成功地實現(xiàn)了多功能應用：在復合材料中加入四氧化三鐵（Fe3O4）納米粒子構(gòu)筑磁驅(qū)動“水黽”機器人；形成智能織物全范圍實時監(jiān)測人體動作等等。該研究對超疏水材料、智能材料與柔性智能系統(tǒng)領(lǐng)域有重要意義。

圖1.(a)、(b)多功能智能涂層表面形貌；(c)水滴(~3mL)在未處理、堿、酸、紫外處理之后的智能涂層表面的光學照片；(d)智能涂層截面的微觀形貌

圖2.(a)多功能智能涂層對應變響應；(b)對不同頻率動態(tài)響應；(c)響應時間；(d)循環(huán)測試；(e)水滴(~3mL)在延展的涂層表面光學照片

圖3. (a)、(b)真實水黽和“腳”上涂有多功能智能涂層的磁驅(qū)動“水黽”機器人；(c)防水智能傳感衣物；(d)智能傳感手套與防潑水能力；（e）內(nèi)封面圖片（Inside Cover）

  相關(guān)研究成果已發(fā)表在近期AdvancedMaterials雜志上（DOI: 10.1002/adma.201702517），并被選為內(nèi)封面(Inside Cover)。 該工作得到了國家自然科學基金、江蘇省杰出青年基金項目等的資助。

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702517/full