近日，刘俊杰老师研究小组在水凝胶涂层方法研究上取得重要进展，相关工作以“Growth of double-network tough hydrogel coatings by surface-initiated polymerization”为题发表在美国化学学会旗下期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（中科院二区，IF：9.5）。硕士研究生李玉红为第一作者，刘俊杰老师为通讯作者，合作者还包括8040威尼斯康国政教授、阚前华教授等（图1）。
图1 论文首页
水凝胶材料由亲水的高分子网络和水分子所组成，具有柔软、可拉伸、高含水量的特点。作为一种涂层材料，水凝胶可以将其优异的性能，如低摩擦、优异的生物相容性、抗生物粘附、抗菌、刺激响应性等集成到目标基底或器件上以发挥其独特的优势，在新型功能性软涂层、生物医疗涂层、智能柔性器件等领域具有重要的应用。
近年来，虽然研究者提出了多种可与基底形成强粘接界面的水凝胶涂层制备方法，但依然难以实现强粘接界面与超韧水凝胶涂层本体一体化协同制备的水凝胶涂层方法，从而导致水凝胶涂层易于从基底剥落，严重制约着水凝胶涂层的实际应用。
鉴于此，刘俊杰老师课题组最近发展了一种可在不同基底上生长制备双网络强韧水凝胶涂层的新方法：涂层与基底间的共价键实现了涂层与基底的强粘接，涂层本体的双网络结构设计保证了水凝胶的超韧性，实现了双网络水凝胶涂层高达1012.9 J/m2的界面粘附能。该方法主要包括以下步骤（图2）：1、使用硅烷偶联剂在基底引入化学键粘接位点；2、利用“扩散-挥发”原理在基底引入引发剂；3、紫外光激发超韧双网络水凝胶涂层生长。通过调整紫外光照射时间和引发剂的用量可以方便地调整涂层生长厚度从微米到毫米范围变化。并且，他们还将该双网络水凝胶涂层制备方法与3D打印技术相结合，实现了在平面基底上制备具有复杂图案的水凝胶涂层，以及展示了水凝胶涂层在油水分离、防表面雾化方面的应用（图3）。
图2 双网络水凝胶涂层方法示意图
图3 水凝胶涂层3D打印制备和应用示例
该研究受到了国家自然科学基金(Nos. 12102370，U22A20255)、8040威尼斯新型跨学科培养基金项目（Nos. 2682022KJ047，2682023JX005）的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.4c00370
