自清洁、防反光、抗微生物的“三好”涂料

材料牛注：随着材料科学的发展，涂料也正在向功能材料方向迈进。试想我们可以使用不会湿掉的纸，免清洗的衣服，不反光的幕墙玻璃，这会给生活增添许多便利。

涂料是以装饰和保护不同表面为主要目的材料，而目前市场需求给涂料提出了更高的要求。除了装饰和保护，涂料必须具备更多的功能，例如抗微生物粘附、易清洁、自修复等功能。这些功能涂料的制备不仅要调控它们的物理性质，还要掌控表面化学反应。

西班牙巴斯克大学高分子科学学院的Alexander Santiago的研究这三种功能涂料的发展做出了贡献：一种是抗微生物粘附涂料（例如海船油漆）；另一种是自清洁涂料（例如疏水性涂料）；再者是具有抗光反射性的涂料（例如手机屏幕或眼镜镜片的涂层）。Alexander的疏水涂层材料是一种共聚物，能自发地微相分离。换句话说，共聚物中的聚氨酯部分给予基材一定的附着力，而比例较大的硅氧烷部分仍然停留在表面使其变得粗糙，因此它仍然是疏水的并可阻止有机物粘黏。经过各种测试发现，该体系的疏水性在很大程度上取决于表面粗糙度而不是表面氧浓度。而膜的抗微生物粘附能力可通过测量蛋白质吸附量来确定的，结果表明，微生物难以粘黏到相分离膜的表面。

为了获得具有自洁能力的材料，要将提前合成的一种疏水性无机纳米颗粒插入到丙烯酸聚合物中，简单讲这些纳米颗粒就是附着着有机涂层的硅纳米颗粒。在这些纳米颗粒上喷涂丙烯酸薄膜可以获得最好的效果，这样可以获得一个高韧性自清洁超疏水表面。研究人员称：“这种方法效率高且成本低，因为我们使用的硅比市场中常见使用的其他材料更廉价。”

为了获得抗反射性能，薄膜需要有一个折射率较低的基板，这可以通过提高孔隙率来实现。但孔的存在会降低抗反射表面的机械性能，这样会损害加工性能。研究人员研究了孔隙率-韧性与对应的折射率的关系，研究结果表明在这一方面是能够改善的。

正如研究人员所说，仍然有许多的工作要进一步深入。例如，纳米颗粒往往不能完全进入空隙中，最终附着有纳米颗粒的表面也许与预想的不一致等问题。对于共聚物的抗污染性，研究人员认为早期的实验结果很理想，并且能够进行外推。但目前来说，研究还处在实验室阶段。而抗反射涂层目前也还处于研究早期，很多问题有待于解决和完善。

原文链接：Self-cleaning, anti-reflective, microorganism-resistant coatings

论文地址：Resistance to protein sorption as a model of antifouling performance of Poly(siloxane-urethane) coatings exhibiting phase separated morphologies

本文由编辑部杨浩提供素材，宋金磊翻译，李卓审核。点我加入编辑部。