《Progress in Organic Coatings》：Solvent-free PDMS-based transparent antifouling coating for optical surface protection
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•制备了一种绿色、无溶剂、室温固化的PDMS-TEOS杂化涂层，以避免溶剂引起的基材损伤和污染。•EGMAE界面增强与BMA疏水改性形成的双网络协同效应，实现了平衡的强粘附力（约550 kPa）和超疏水性（水接触角 > 150°）。•该涂层兼具高透明度（透射率 > 80%）、
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制备了一种绿色、无溶剂、室温固化的PDMS-TEOS杂化涂层，以避免溶剂引起的基材损伤和污染。
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EGMAE界面增强与BMA疏水改性形成的双网络协同效应，实现了平衡的强粘附力（约550 kPa）和超疏水性（水接触角 > 150°）。
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该涂层兼具高透明度（透射率 > 80%）、卓越的机械耐久性以及广谱的抗液体/抗生物污染能力。
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显著减轻了内窥镜镜头上的血液污染，在生物医学微创手术中保持高成像清晰度。
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该多功能涂层适用于刚性光学材料及多孔纺织品/纸张，且具有可移除性，支持基材的可回收保护。
引言
防污涂层凭借其独特的表面性质，在日常生活和特殊应用中发挥着重要作用。在日常生活和工业应用中，材料表面经常暴露在水渍、油污以及各种污染物中，这不仅损害了其外观，还降低了其性能和使用寿命[1]、[2]、[3]。传统的保护方法，如层压和塑料封装，通常是劳动密集型的，并且可能改变原材料的柔韧性、质地或视觉外观[4]、[5]。因此，开发高效、持久且非破坏性的防污策略具有重要的实际意义。特别是，表面污染对光学设备构成了重大挑战，保持光学清晰度对于实现可靠的性能至关重要。例如，内窥镜广泛用于微创诊断和手术，图像质量直接影响诊断准确性和手术安全性。然而，血液、黏液和脂质等生物污染物很容易粘附在镜头表面，遮挡视野并降低成像质量[6]、[7]、[8]。现有的清洁方法，如机械擦拭或化学清洗，通常效率低下，并且可能损坏精密的光学元件[9]。因此，对于光学表面保护而言，开发兼具高光学透明度、有效液体排斥性、强基材粘附力和便捷维护性的透明防污涂层是高度期望的。
聚二甲基硅氧烷（PDMS）因其低表面能、优异的柔韧性和良好的生物相容性而在防污涂层设计中受到了广泛关注[10]、[11]、[12]、[13]。然而，传统的PDMS涂层仍然存在一些固有的局限性，其中基材粘附力不足是实际应用的主要障碍。由于PDMS的低表面能和有效界面结合反应位点的有限可用性，实现对各种基材（包括玻璃、金属和聚合物）的强粘附仍然具有挑战性。Kersey等人[14]报道，未改性的PDMS对玻璃、硅和铝等基材表现出有限的界面粘附力，而加入粘合促进剂则显著提高了其粘附性能。
其次，虽然PDMS本身具有疏水性，但其天然表面通常仅表现出100–110°的静态水接触角[15]，这远低于超疏水表面的标准（> 150°）[16]。这种润湿性不足以有效抵抗血液、蛋白质、油脂和油墨等复杂污染物的铺展和粘附[17]。因此，在保持PDMS固有透明度和柔韧性的同时，提高基材粘附力和液体排斥性仍然是基于PDMS的防污涂层面临的主要挑战[18]、[19]、[20]。
为解决这些局限性，人们探索了各种改性策略，包括掺入无机纳米粒子[21]、构建微/纳米结构表面[22]、接枝功能聚合物[23]以及制备有机-无机杂化网络[24]。虽然这些方法在一定程度上可以改善粘附力或疏水性，但它们通常涉及复杂的制备程序、依赖有机溶剂、降低光学透明度或维护性有限[25]。特别是对于需要同时满足高透明度、强基材粘附力和有效防污性能的光学表面保护，在保持简单且环保的制备工艺的同时实现这些性能之间的平衡仍然是一个重大挑战[26]、[27]。
为解决这些问题，我们通过分步网络构建策略（图1）提出了一种无溶剂、基于PDMS的透明防污涂层。该涂层通过分步网络构建策略制备。首先，羟基封端的PDMS与四乙基硅酸酯（TEOS）发生缩合反应形成主硅氧烷网络。随后引入乙二醇单烯丙基醚（EGMAE）以增强界面粘附力，同时提供可聚合的烯丙基。最后，通过紫外光引发的聚合反应引入丙烯酸丁酯（BMA）以进一步提高表面疏水性。该策略旨在在不添加有机溶剂的情况下，实现光学透明度、基材粘附力和液体排斥性之间的有利平衡。系统地研究了涂层的化学结构、润湿性、光学和机械性能、防污性能和环境稳定性。在玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、聚氯乙烯（PVC）和金属等代表性基材上评估了其适用性，初步评估还扩展到柔性材料和多孔材料。还检查了涂层的可移除性，并进行了内窥镜评估以探索其在光学表面保护方面的潜力。
各节摘要
材料与基材
羟基封端的聚二甲基硅氧烷（PDMS）、四乙基硅酸酯（TEOS）、乙二醇单烯丙基醚（EGMAE）、丙烯酸丁酯（BMA）、二丁基锡二月桂酸酯（DBTDL）和光引发剂I2959均未经进一步纯化直接使用。有关试剂的供应商、纯度和规格的详细信息见支持信息S1。
玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、聚氯乙烯（PVC）和金属用作基材。
PDMS-TEOS涂层的形成与性能
如图2所示，采用羟基封端的PDMS和四乙基硅酸酯（TEOS）作为前驱体反应物，通过缩合反应构建PDMS-TEOS交联相（图2A）。两种组分均为液体，可以直接混合并涂覆到基材表面，无需额外的有机溶剂。在室温（25 °C）下，PDMS的端羟基与TEOS的乙氧基发生反应，使系统逐渐从液体转变为
结论
在本研究中，在不添加额外有机溶剂的情况下，开发了一种基于PDMS–TEOS–EGMAE–BMA系统的透明防污涂层。优化后的涂层表现出超疏水性、光学透明度和基材粘附力的有利组合，实现了约150°的水接触角、超过80%的可见光透射率和约550 kPa的搭接剪切粘附强度。涂层保持了其表面
CRediT作者贡献声明
樊晓霞：撰写——初稿，数据整理。杨欣宇：数据整理，概念设计。束浩博：正式分析，数据整理。曾九江：撰写——审阅与编辑，资金获取，正式分析，数据整理。张坤溪：撰写——审阅与编辑，资金获取，概念设计。宋艳丽：调查，概念设计。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（批准号 52373146）和同济大学"医学+X"交叉研究计划（编号 2026-0313-YB-20）的支持。
樊晓霞|杨欣宇|束浩博|曾九江|张坤溪|宋艳丽
