全疏拒液表面在日常防污、能源环境、电子设备、住房建筑、无损运输等方面都有望发挥至关重要的作用。此外，随着能源装备、探测器件和显示技术的进步和发展，人们对光收集效率、探测灵敏度及视觉享受的追求越来越高，这对以玻璃、聚合物薄膜等透明材料为基底的拒液涂层的光学性能也提出了更高的要求。因此，开发具有高透过率和优异耐久性的多功能全疏拒液涂层成为了基础研究和实际应用的一大热点。

到目前为止，尽管已经发展出许多种类的拒液表面，如超疏水表面、润滑剂注入多孔基质的光滑表面和接枝柔性聚合物的类液体表面等，但如下问题仍严重限制了它们的实际应用：(1) 大多数超疏水表面的研究都集中于复杂表面微纳结构的设计以提升其光学或拒液性能，然而由于表面粗糙度的固有矛盾，制备具有高透射率和低雾度的超疏水表面一直面临巨大挑战；(2) 为避免引入粗糙的表面结构，接枝柔性聚合物的类液表面被认为是取代超疏水表面的理想候选者。但目前基于这种表面的报道主要聚焦于分子设计，通过调控聚合物的构象、迁移率以及交联密度等方式来优化表面的某一特性 (如机械强度、拒液性能和界面滑移等)，而很少涉及与其他材料集成以实现多功能化；(3) 确保涂层的长期稳定性和耐久性一直以来都是困扰拒液表面领域的一大关键问题。更重要的是，表面的光学性能、拒液性能、耐久性以及其它多功能性 (如防污、防冰和防腐蚀) 的设计要求似乎总是相互排斥的。因此，开发一种能够同时解决上述问题且综合性能优异的表面极具挑战性。

针对上述问题，中国科学院理化所微纳中心贺军辉研究员团队提出了一种三元协同的新策略，即通过中空氧化硅纳米颗粒 (HSNs) 、全氟聚醚 (PFPE) 聚合物刷以及共价粘合剂硅酸四乙酯 (TEOS) 之间的协同作用，实现了兼具高透光率、优异全疏性以及出色耐久性的类液氧化硅复合涂层的制备。与仅专注于纳米结构设计或分子设计的传统单一策略不同，该工作提出将两者结合在一起以克服透明性与拒液性能之间长期存在的矛盾要求。在结构设计上，利用纳米尺度、闭孔结构的HSNs提供减反性能；在分子设计上，采用高迁移率的PFPE以赋予表面类液全疏特性。此外，为促使上述各个功能单元的有效集成，还引入TEOS作为桥联分子将HSNs与PFPE共价结合起来，以形成综合性能优异的致密复合涂层。值得一提的是，得益于外层PFPE的润滑屏蔽，复合涂层能够承受一系列严苛的测试 (如25万次的机械磨损、1000次的胶带剥离和极端pH溶液的浸泡等)，解决了传统拒液涂层在机械性能和性能稳定性方面的长期应用瓶颈问题。此外，该类液复合涂层还具有多种极具吸引力且实用的功能 (如防污、抗冰和防腐蚀等)，进一步拓宽了减反拒液涂层的应用范围。这项工作结合纳米结构设计和分子设计，提出了一种新的三元协同策略，并为太阳能电池、电子设备、汽车、飞机、船舶和建筑等多样化应用的多功能涂层开辟了一条新的可行路径。相关成果以Rational Design of Highly Comprehensive Liquid-Like Coatings with Enhanced Transparency,Concerted Multi-Function,and Excellent Durability: A Ternary Cooperative Strategy为题发表在Advanced Materials上，该论文第一作者为理化所博士研究生苏炀，通讯作者为贺军辉研究员。

高性能减反拒液涂层的设计理念、微观结构及多重功能

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202405767