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  折疊屏手機的問世顛覆了傳統的顯示屏設計理念。 然而高分子基的OLED可折疊屏卻容易被異物劃傷。傳統的手機屏幕使用玻璃作為保護層，以增強屏幕的抗劃能力，但玻璃卻不易彎折且易碎。塑料相比玻璃可以彎折，卻容易產生劃痕。因此，發展兼具玻璃般抗劃能力和塑料般彎折能力的涂層就變得迫切而必要。如果抗污性能也能被引入，此類涂層的應用前景將非常可觀。近期，加拿大女王大學劉國軍教授課題組設計了一種集耐磨性，可彎曲， 疏水疏油和透明性為一體的抗污涂層材料，該涂層甚至能夠抗鋼絲絨的劃傷。

  該組在前期工作中，成功開發了一系類的NP-GLIDE (nano-pools of a grafted lubricating ingredient for dewetting enablement) 抗污涂料：聚氨酯涂料 （Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 12722-12727.  Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 12722-12727），環氧樹脂涂料 （Adv. Mater. Interfaces 2016, 1600001），光交聯涂料 (ACS. Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 30) 和水性涂料 (Chem. Eng. J 2018, 351, 210-220)。他們將低表面能的抗污劑，聚二甲基硅氧烷（PDMS）或含氟試劑通過共價接枝的方式連接于涂料的前驅體。當涂層固化后，液體PDMS富集于表面，同時與涂層主體微相分離但不破壞涂層本身的機械性能和透明度。該類涂層具備優異的疏水疏油性能，同時油性馬克筆的筆跡能在該涂層表面收縮和輕易擦拭掉（圖1）。 

圖1：NP-GLIDE 環氧樹脂涂層的抗污性能演示

  然而， NP-GLIDE系列涂層的硬度通常只能達到3H（鉛筆硬度等級）, 不能滿足日常應用中的抗劃要求，而涂層一旦被劃傷，抗污性能力便會大幅減弱。 而涂層的抗劃能力取決于其基體的機械性能。為提高涂層的抗劃性能，本文報道使用八(3-縮水甘油醚基丙基)籠型倍半硅氧烷（GPOSS）（圖2），制備出高透明度，既硬又易彎曲的涂層。GPOSS是分子水平的有機-無機雜化，具有籠型的硅氧烷核和端基環氧官能團，并可進行光交聯反應。連接無機核與端基光能團的醚基和亞甲基可賦予固化后的涂層優異的柔韌性。少量PDMS共價接枝于涂層前驅體GPOSS上，不會改變涂層主體的機械性能和透明度，同時賦予其抗污性能。

圖2： 目標涂層的制備過程

  按照以上方案制備的有機-無機復合GPOSS涂層，即使采用最高硬度的9H鉛筆，依然可以保持表面的完整。通過納米壓痕測試，GPOSS涂層硬度達到了驚人的0.70 GPa，而同等條件下測試的聚氨酯涂層卻僅有0.20 GPa， 而且少量PDMS（2.0 wt%）的引入使得GPOSS和NP-GLDIE GPOSS 的硬度基本保持一致。NP-GLIDE GPOSS能夠在高達13.0 kPa 的壓力下受到鋼絲絨摩擦而不被劃傷 （圖2）。相反聚氨酯涂層由于較弱的硬度使其極其容易被鋼絲絨劃傷。久而久之，導致其透明度，抗污性能的急劇下降。

圖3：可彎曲測試，鋼絲絨摩擦測試和抗污性能的演示。

  與此同時，他們將NP-GLIDE POSS涂層涂于PET基材上，從而證實了其優異的易彎曲性能，該涂層甚至能夠彎曲為U形而沒有任何破裂產生。水和十六烷都能輕易在其表面劃過而不留任何痕跡。油性記號筆筆跡和綠色油漆也能很好的在其表面收縮，不需要外部清潔劑和水的介入，只需一張餐巾紙便可將表面筆跡和剩余的油漆殘留擦拭干凈。使其在抗污領域有著出色的應用。另外，由于涂層主體優異的的抗劃傷性能，能夠保證涂層的抗污性能相比傳統的NP-GLIDE涂層，有著更好的耐久性。

  綜上所述，本文將原本互斥的硬度和彎曲性，以及透明度，疏水疏油性能融合到一個光固化體系中，系統的闡釋了未來此類涂層發展的指導原則：即最大化的交聯有機無機相，使其實現納米級別的復合。制備出了耐磨，易彎曲，高透光的抗污涂層。此類涂層將廣泛應用于代表最新科技的折疊手機，曲面電視的表面涂層。 

  此課題從初始的設計和構思，得到了劉國軍老師的悉心指導。同時也得到了黃帥帥博士和王建東老師的大力幫助。

  相關論文鏈接：

  Kaka Zhang, Shuaishuai Huang, Jiandong Wang and Guojun Liu*.Transparent Omniphobic Coating with Glass-Like Wear Resistance and Polymer-Like Bendability, Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.201904210,

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201904210