基于功能高分子材料模板的创新高温微模塑技术制备可大规模应用的高耐候性自清洁多功能涂层

Plants and animals developed a power-free way to keep clear from water and stains by a surface structure realizing ultra low surface-free-energy. Such property will bring great changes to the world if widely used. Although there has been large amount of research on both theory and strategy to realize such functional surfaces, still no practical methods are available, owing to the difficulty to scale up the production and the instability of the products against real-world weathering conditions. In this project we develop a new strategy to produce polymeric surface with ultra low surface-free-energy. We use a soft, crack-resistant, anti-stick, gas permeable polymeric material as template to thermally mold a group of highly inert thermoplastics at high temperatures and low cost. The produced surface is a continuous, highly inert and highly weathering-resistant coating, which can maintain its extremely low surface-free-energy in real-world conditions. We plan to fully develop current method to be a widely-adopted new type of micromolding. We also expect current research to significantly deepen the understanding of anti-icing phenomenon of textured low-surface-free-energy materials, and make it possible to produce weather-resistant self-cleaning and anti-icing coating in broad range of real-world applications.

由于体表具备超低表面自由能，许多动植物具有高效自清洁能力。如果这种功能可以为人类广泛利用，将对生产和生活产生巨大影响。20多年来大量相关研究建立了完整的理论，可自清洁涂层并未能规模应用，核心原因是缺少有效的微纳加工技术结合理想的材料制备可靠耐用的涂层。此外，自清洁涂层一个最新的潜在应用领域是抗结冰，前景广阔，但其机理研究尚未成熟。本研究提出一种创新思路加工自清洁材料，该方法基于一种耐热高分子透气不粘连模板，在高温下进行模塑，直接产生整片微纳米结构覆盖的高惰性聚合物表面，此方法产生的涂层具有极高稳定性，可低成本制造，并可紧密键合于玻璃塑料金属等不同衬底，有望达到自清洁、抗结冰的功能。本研究不仅有望建立通用性的的高温软模塑原创新方法，推进高分子微纳加工技术进展，还可以深化抗冰表面涂层的理论研究，且产生的高耐候性自清洁涂层有望投入大规模应用。

由于体表具备超低的表面能，许多动植物具有高效自清洁的能力。如果这种功能可以为人类广泛利用，将对生产和生活产生巨大影响。20多年来大量相关研究建立了完整的理论，可超低表面能涂层并未能规模应用，核心原因是缺少有效的微纳加工技术和理想的材料制备可靠耐用的涂层。此外，超低表面能涂层一个潜在应用领域是抗结冰，前景广阔，但其机理研究尚未成熟。本研究提出一种全新思路加工超低表面能材料，该方法基于一种高分子透气耐拉伸不粘连软模板，在高温下进行模塑，直接产生整片微纳米结构覆盖的高惰性聚合物表面（或薄膜、涂层），此方法产生的涂层具有极高稳定性，可大规模低成本制造，并可紧密键合于不同衬底，从而达到自清洁、抗结冰的功能。本技术具备广阔应用空间，不仅建立了一种应用广泛的高温软模塑原创方法，推进高分子微纳加工技术进展，还可以深化抗冰表面涂层的理论研究，产生的高耐候性低表面能涂层有望投入大规模生产应用。