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  超疏水表面在自然界中廣泛存在，如荷葉、水稻葉子、水黽的腳以及蛾子的眼睛等。此類超疏水表面通常由微納層級結構所構成，其表面的水接觸角大于150°且滾動角小于10°。近年，由于在防水、自清潔、防污、抗結冰、防腐蝕以及防止細菌生長等諸多領域的巨大應用前景，超疏水表面受到人們的廣泛關注和熱點研究。研究者通過模仿自然界中超疏水材料表面的微納層級結構特征，設計了諸多性能優異的人工超疏水表面。然而，上述精密的微納層級結構在經歷機械變形后極易破損，因此，如何提高超疏水表面對機械變形的耐受性是目前該領域的難點之一。另一方面，通過降低材料表面的自由能也可實現超疏水性。在此前的研究中，氟化處理經常被用于降低材料表面的自由能。然而，氟化處理對生態、環境以及人類健康存在一定危害。因此，研發無需氟化處理的超疏水表面成為該領域的迫切需求。尤其是隨著柔性電子技術和可穿戴設備的發展，構建具有高度機械變形耐受性的環保型超疏水表面具有重要現實意義。

  近期，杭州電子科技大學盧晨曦、李領偉課題組基于前期對柔性膜基系統表面微結構調控的研究（Mater. Design 2020, 193: 108857; Adv. Mater. Interfaces 2020, 1902188; Phys. Rev. E 2020, 102: 022801），設計了一種具有機械變形耐受性和高效自清潔性能的無氟超疏水柔性膜基系統。該系統以具有強界面黏附力、機械柔韌性、環境友好且生物兼容性的聚二甲基硅氧烷（PDMS）為柔性襯底，在其表面通過磁控濺射方法沉積環境友好且生物兼容的疏水性鋅（Zn）納米薄膜。利用Zn和PDMS的熱膨脹系數差異，可在Zn/PDMS柔性膜基系統表面構造人字形的褶皺結構（圖1a），其具有豐富且穩定的微納層級結構，可極大地增加材料表面的粗糙度以提供大量“空氣口袋”（圖1b），從而獲得優異的超疏水性（水接觸角約為170°，滾動角約為0°）。由于Zn/PDMS柔性膜基系統表面極低的滾動角以及超弱的粘附性（圖1c），其表面獲得高效的自清潔性能（圖2）。此外，該Zn/PDMS柔性膜基系統在經歷高度機械變形（拉伸、彎曲、扭轉）后仍可保持優異的超疏水性，如圖1d-f所示。

圖1 Zn/PDMS超疏水柔性膜基系統的三維AFM表面形貌圖(a)、潤濕機制示意圖(b)、超弱黏附性(c)、拉伸耐受性(d)、彎曲耐受性(e)以及扭轉耐受性(f)。

圖2 Zn/PDMS超疏水柔性膜基系統的低傾角（~7.5°）自清潔表現：(a)食鹽；(b)糖粒；(c)沙粒；(d)粉筆灰。

  該工作以“Non-Fluorinated Flexible Superhydrophobic Surface with Excellent Mechanical Durability and Self-Cleaning Performance”為題發表于ACS Applied Materials & Interfaces 2022, 14: 4750-4758。該工作的第一作者為杭州電子科技大學盧晨曦博士，通訊作者為杭州電子科技大學李領偉教授。課題組碩士生高源、王昕博士與余森江副教授以及中國計量大學周紅實驗師為論文共同作者。該研究得到國家自然科學基金，浙江省萬人計劃和浙江省屬高校基本科研等項目的支持。

  原文鏈接：C. Lu, Y. Gao, S. Yu, H. Zhou, X. Wang, L. Li, Non-Fluorinated Flexible Superhydrophobic Surface with Excellent Mechanical Durability and Self-Cleaning Performance, ACS Appl. Mater. Interfaces 14 (2022) 4750-4758.

  https://doi.org/10.1021/acsami.1c21840