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  超疏水表面由于具有獨特性能而引起了學術界和工業(yè)界的廣泛關注和研究興趣，例如：防粘、防污染、自清潔、油水分離、抗結冰、防腐蝕、微反應器等。古有詩詞“出淤泥而不染，濯清漣而不妖”，這其中描述的就是“荷葉效應”，荷葉表面因其具有特殊微/納米多級糙化結構和低表面能蠟質的協(xié)同作用而表現(xiàn)出優(yōu)異的低粘附力超疏水性能。而“花瓣效應”是表面超疏水性能的另一種特殊形式，同樣因表面具有特殊規(guī)整排列的糙化結構而表現(xiàn)出優(yōu)異的高粘附力超疏水性能。超疏水性是由低表面能化學物質疏水性和具有高粗糙度的微米級和/或納米級表面結構的協(xié)同效應，因此以這兩個因素為出發(fā)點是制備超疏水表面的關鍵。然而，通常制備超疏水表面具有諸多不足之處，如：設備要求苛刻、操作復雜、成本高、牢度不理想等，特別是對于紡織品而言。因此，制備具有操作簡單、成本低、粗糙形貌結構可控、優(yōu)異牢度的超疏水性能織物，依舊是一個很大的挑戰(zhàn)。

  鑒于此，蘇州大學李戰(zhàn)雄教授課題組基于重氮化學自由基聚合的方法，以3,5-雙三氟甲基苯胺為聚合單體對棉織物進行接枝改性構筑具有形貌可控的多級糙化結構，進而實現(xiàn)具有不同優(yōu)異特性的超疏水功能紡織品。液滴在該表面的接觸角可達167.2°，滾動角可以實現(xiàn)1.8°~90°的轉換，并展現(xiàn)出荷葉效應和花瓣效應。

圖1 3,5-雙三氟甲基苯胺重氮自由基自發(fā)接枝糙化改性棉纖維的反應機理圖

  通過接枝聚合反應過程工藝參數(shù)的優(yōu)化，該團隊通過調控微結構的物理結構形貌對表面的浸潤性實現(xiàn)了可控調節(jié)，液滴在其表面上的滾動角可以從1.8°~90°變化，同時實現(xiàn)有效調控表面與水滴的粘附力在21.36 μN~159.35 μN之間變化。

圖2 XPS全譜圖和不同元素的高分辨能譜圖

圖3 不同摩爾濃度鹽酸條件下形成多級糙化結構形貌的電子顯微鏡圖：(a–d) 0.6 M，(e–h) 1.0 M，(i–l) 1.2 M

圖4 納米片（a）和類桑葚（b）結構表面的動態(tài)水滴粘附和排斥過程對比，（c）不同結構表面對水滴的粘附力，（d）不同結構表面的靜態(tài)接觸角和滾動角

圖5 重氮自由基聚合制備的超疏水織物應用于（a-d）微液滴化學反應,（e-h）自清潔，（i-l）非接觸式磁控運動

  作者采用重氮自由基聚合法在室溫條件下協(xié)同β-FeOOH糙化改性棉織物，為獲得具有粗糙結構形貌可控且優(yōu)異耐皂洗和耐摩擦牢度的超疏水織物提供了一種簡單、溫和、低成本的解決方案，并為替代長碳鏈全氟烷基聚合物接枝改性纖維原位“糙化”精細構筑表面涂層結構，最大限度發(fā)揮其拒液功能指明了方向。

  相關成果以題為One-step spontaneous grafting via diazonium chemistry for the fabrication of robust bionic multifunctional superhydrophobic fabric的論文發(fā)表在Surface and Coatings Technology上。其中論文的第一作者為蘇州大學紡織與服裝工程學院博士生李武龍，通訊作者為蘇州大學李戰(zhàn)雄教授。該工作得到了國家自然科學基金（No. 51673137）和江蘇省研究生科研與實踐創(chuàng)新計劃項目（No. KYCX20-2665）的支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126802