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

　　在國家自然科學基金項目、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（“973”計劃）、中國科學院重點部署項目、中國科學院“百人計劃”以及“西部之光”人才培養(yǎng)項目的支持下，中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室特聘人才計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、控制性修復疏水性等方面的應用研究取得系列進展。

　　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、摩擦學以及光熱治療等領(lǐng)域具有巨大的應用潛能。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)控快速響應智能表界面材料。

　　冰雪災害引起的經(jīng)濟和安全問題日益嚴重，對傳統(tǒng)防結(jié)冰方法如噴涂防冰劑、機械或熱除冰等提出了越來越嚴峻的挑戰(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)異的光熱效應可加速界面冰層的融化進而實現(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功能的超疏水表面，并實現(xiàn)了紫外線（UV）光照、加熱、機械揉搓等促進表面超疏性能自修復（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)異的光熱效應在幾十秒甚至更短時間內(nèi)實現(xiàn)了受損超疏水表面的快速修復，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”休戚相關(guān)，是摩擦工作者關(guān)注的焦點，也是摩擦學領(lǐng)域新的研究熱點，其在智能傳動裝置、生物傳感器、微流體等領(lǐng)域有潛在應用價值（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，實現(xiàn)了界面間的摩擦調(diào)控（ACS Macro Lett. 2016, 5, 144-148）。另外設(shè)計并制備了同時包含聚合物刷和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）。