基于双重增强策略的耐久超双疏材料：抗结冰与发光材料自清洁应用

针对超双疏材料（Superamphiphobic）机械强度不足的瓶颈问题，中山大学团队提出无机粘合剂增强与可修复自相似结构的双重策略，通过纳米颗粒喷涂技术制备出耐久性材料。该材料经砂粒冲击测试显示机械强度提升5倍，可修复至基底暴露前，并兼具优异液体排斥性（如n-nonane 23.5 mN·m?1 滚动角）和抗紫外/化学腐蚀性能，在户外照明和智能窗户领域具应用潜力。

　　

超双疏材料（Superamphiphobic）因其对水和油类液体的极端排斥性，在自清洁、抗腐蚀和抗结冰等领域展现出巨大潜力。然而，这类材料依赖的微纳结构易受摩擦或挤压破坏，机械强度不足成为制约其实际应用的关键瓶颈。现有单一增强策略如微纳双尺度结构或自修复涂层，或成本高昂，或仅针对特定失效模式，难以兼顾强度与可修复性。

中山大学的研究团队在《Applied Materials Today》发表研究，创新性地提出双重增强策略：通过调控正硅酸乙酯（TEOS）水解形成无机粘合剂，强化纳米颗粒间及颗粒-基底界面结合力；同时利用可修复的自相似整体结构，在表层磨损后通过低表面能分子（如FDTS）重新修饰恢复疏液性。该研究采用可规模化生产的纳米颗粒喷涂技术，在玻璃、金属、织物等多种基底上实现材料制备。

关键技术包括：1）可控TEOS水解制备无机粘合剂；2）纳米颗粒自组装形成分级结构；3）砂粒冲击测试量化机械强度；4）接触角测量仪评估超双疏性能；5）荧光粉涂层验证透光应用。

Superamphiphobicity performance
实验显示材料对表面张力23.5-72.1 mN·m^?1
的液体（水至n-辛烷）均保持球形液滴状态，接触角>150°。大面积（120 mm×150 mm）玻璃基板涂层验证了工艺可扩展性。

Mechanical robustness
砂粒冲击测试表明，含TEOS粘合剂的样品承受5倍于对照组的冲击能量。磨损后通过FDTS再修饰可修复疏液性，直至基底暴露。

Environmental stability
材料在数月紫外老化及酸碱浸泡后仍保持性能，并延迟结冰时间达常规表面3倍以上。透光特性使其可涂覆于SrAl₂
O₄
荧光材料，拓展户外照明应用。

结论与意义
该研究通过"无机粘合剂增强+结构可修复"双重机制，突破超双疏材料耐久性难题。TEOS水解形成的SiO₂
网络同时提升界面和体相强度，而自相似结构设计实现"牺牲层"式修复。相较于单一策略材料，其机械强度提升5倍且维护成本降低，为极地装备防冰、建筑自清洁玻璃等应用提供新方案。荧光兼容性更开辟了智能显示界面等交叉应用可能，推动超双疏技术从实验室走向工程化。