蘭州化物所在光熱調(diào)控智能表界面構(gòu)筑及應(yīng)用方面獲系列進(jìn)展

　　在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（“973”計(jì)劃）、中國科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目、中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”以及“西部之光”人才培養(yǎng)項(xiàng)目的支持下，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室特聘人才計(jì)劃研究員王曉龍和王道愛在光熱調(diào)控智能表界面構(gòu)筑及其在防結(jié)冰、摩擦調(diào)控、控制性修復(fù)疏水性等方面的應(yīng)用研究取得系列進(jìn)展。

　　四氧化三鐵（Fe3O4）納米顆粒因其超順磁性和高近紅外光熱轉(zhuǎn)化效率等特性在磁共振成像、靶向給藥、分離、摩擦學(xué)以及光熱治療等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛能。該課題組通過將Fe3O4納米顆粒引入到涂層、微納米凝膠等表界面體系，利用Fe3O4納米顆粒優(yōu)異的紅外光熱效應(yīng)及其可控的界面原位、快速、高效生熱行為，制備出了光熱調(diào)控快速響應(yīng)智能表界面材料。

　　冰雪災(zāi)害引起的經(jīng)濟(jì)和安全問題日益嚴(yán)重，對傳統(tǒng)防結(jié)冰方法如噴涂防冰劑、機(jī)械或熱除冰等提出了越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。該課題組發(fā)展了一種自潤滑光熱防冰/除冰涂層。涂層中的自潤滑劑有效地延緩了結(jié)冰并減小了冰與表面的粘附，而Fe3O4納米顆粒優(yōu)異的光熱效應(yīng)可加速界面冰層的融化進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速除冰（Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 4237-4245）。

　　受自然界超疏表面啟發(fā)，該課題組還制備了多種具有自修復(fù)功能的超疏水表面，并實(shí)現(xiàn)了紫外線（UV）光照、加熱、機(jī)械揉搓等促進(jìn)表面超疏性能自修復(fù)（Small 2015, 11, 426-431;J. Phys. Chem. 2015, 119, 7109-7114;Langmuir 2012, 28, 5845-5849; Chem. Commun. 2011, 47, 2324-2326），但受損的超疏表面的快速修復(fù)仍面臨諸多問題。研究人員通過將Fe3O4納米顆粒引入到聚多巴胺膠囊修飾的超疏水織物中，利用Fe3O4納米顆粒優(yōu)異的光熱效應(yīng)在幾十秒甚至更短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了受損超疏水表面的快速修復(fù)，為其在醫(yī)用材料、自清潔表面等的長期穩(wěn)定使用提供了可能（J. Mater. Chem. A 2015, 3, 17074-17079）。

　　摩擦調(diào)控與“智能器件的設(shè)計(jì)”休戚相關(guān)，是摩擦工作者關(guān)注的焦點(diǎn)，也是摩擦學(xué)領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)，其在智能傳動裝置、生物傳感器、微流體等領(lǐng)域有潛在應(yīng)用價(jià)值（Adv. Mater. Interfaces 2015, 2, 1400392）。在針對界面摩擦調(diào)控的研究中，研究人員將Fe3O4納米顆粒的近紅外光熱效應(yīng)用于調(diào)控滑移界面的摩擦轉(zhuǎn)變。眾所周知，影響體系摩擦主要有兩個(gè)重要部分，一是潤滑添加劑，二是相對滑移的界面材料。研究人員分別從這兩點(diǎn)著手，首先制備了含有Fe3O4的納米凝膠，其作為水潤滑添加劑，在近紅外光的照射下，實(shí)現(xiàn)了界面間的摩擦調(diào)控（ACS Macro Lett. 2016, 5, 144-148）。另外設(shè)計(jì)并制備了同時(shí)包含聚合物刷和Fe3O4納米顆粒的摩擦界面材料，在近紅外光的調(diào)控下，實(shí)現(xiàn)了從低摩擦到高摩擦的可控高效轉(zhuǎn)變（Chem.Commun.,2016,52,3681-3683）。