柔性聚合物基底上基于纳米结构与固-液协同润滑的光学增强防指纹涂层研究

针对柔性电子器件表面易沾染指纹、光学性能与机械耐久性难以兼顾的难题，研究人员通过磁控溅射SiO2过渡层、ICP刻蚀纳米结构、氟硅烷自组装单分子层（SAMs）和全氟聚醚（PFPE）润滑层构建固-液复合界面（S–P–I–SLIPS），实现透光率提升4.74%、抗指纹与化学机械稳定性协同优化，为柔性电子防护提供新策略。

　　

随着折叠屏手机、可穿戴传感器等柔性电子设备的普及，其表面透明保护层面临指纹污染与光学性能下降的双重挑战。传统解决方案如光催化降解依赖紫外线且效率低，超疏水涂层易散射光线，而仿生异质润湿结构难以适应柔性基底的弯曲需求。这些缺陷严重制约用户体验与产品寿命。为此，中国国家自然科学基金支持的研究团队在《Applied Surface Science》发表论文，提出一种融合纳米结构与固-液润滑协同效应的创新涂层设计。

研究采用三步法工艺：首先通过低温磁控溅射在PET基底沉积160.04±1.03 nm厚SiO₂过渡层；随后利用感应耦合等离子体（ICP）刻蚀系统构建亚波长纳米柱阵列，抑制光散射；最后通过氟硅烷自组装单分子层和全氟聚醚（PFPE）润滑剂灌注，形成毛细锚定稳定的固-液复合界面。

材料表征显示，ICP刻蚀形成的纳米柱阵列高度约200 nm，间距150 nm，这种亚波长结构有效降低瑞利散射。X射线光电子能谱（XPS）证实氟硅烷成功接枝，使表面能降至12.3 mN/m。

光学性能测试表明，优化后的涂层在400-800 nm波段平均透光率达91.7%，较原始PET提升4.74%。角度分辨散射测量证实纳米结构将雾度控制在1.2%以下，优于商业防眩光涂层。

防污机制研究发现，PFPE润滑层通过物理屏蔽和低粘附特性实现双重防护：水接触角达118°，十六烷接触角72°，指纹油滴滑动角<5°。原子力显微镜（AFM）显示润滑层使粘附力降低至未处理表面的1/8。

耐久性测试中，涂层经受10000次弯曲循环（曲率半径3 mm）后仍保持功能完整。盐雾（5% NaCl）、酸碱（pH 1-13）浸泡240小时未出现分层，摩擦实验（1 kPa载荷）显示磨损率仅0.02 nm/cycle。

该研究突破性地将光学增强与机械防护性能集成于柔性涂层体系，其创新点在于：1）通过亚波长纳米结构设计实现透光率与抗散射协同优化；2）利用毛细锚定效应解决柔性基底润滑层易流失难题；3）建立可规模化生产的低温工艺链。这项工作为柔性电子设备表面防护提供了兼具理论深度与工程实用价值的解决方案，对推动消费电子、医疗传感器等领域发展具有重要意义。