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水凝膠因其具有優(yōu)勝的親水、光滑，生物相容、藥物緩釋等特性而成為環(huán)保涂料的研究熱門。功能性的水凝膠涂層更是在工程以及醫(yī)藥領(lǐng)域有廣泛的潛在使用前景，包含藥物輸運、柔性機器人，人工皮膚，傳感，水下防污等。

一般制備水凝膠涂層的進(jìn)程一般含有三個進(jìn)程，包含單體共價聚合到聚合物鏈上；聚合物鏈交聯(lián)構(gòu)成聚合物網(wǎng)絡(luò)；聚合物網(wǎng)絡(luò)和基材進(jìn)行共價互聯(lián)。一般，這三個進(jìn)程是同步進(jìn)行的，而制備水凝膠原料中不可避免的含有毒性組分（比如單體）、一定程度上限制了水凝膠涂層的使用，尤其是在醫(yī)藥領(lǐng)域。

關(guān)于普通涂料而言，交聯(lián)進(jìn)程和互聯(lián)的進(jìn)程是分隔的，哈佛大學(xué)的鎖志剛院士課題組，受此啟發(fā)，結(jié)合水凝膠使用場景特點，提出水凝膠涂料的概念，樹立相關(guān)涂料系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，涂料的制備和涂料的使用進(jìn)程分隔進(jìn)行，整個涂層的制備進(jìn)程分成四個部分：配方調(diào)制、基材處理、涂料涂敷、固化。經(jīng)過將有毒的工序停留在具有特別維護的含配方調(diào)制的制備進(jìn)程，而降低使用進(jìn)程中的危險和難度。

在介紹這一概念的進(jìn)程中，研究者以p(AAm-co-TMSPMA) 水凝膠為例，先經(jīng)過自由基聚合構(gòu)成高分子水凝膠，在以硅烷作為偶聯(lián)劑實現(xiàn)水凝膠和基材的互聯(lián)。

對基材的預(yù)處理，主要是經(jīng)過氧氣等離子體（O2-Plasma）和臭氧紫外線（Ozone UV）等技能進(jìn)行處理，外表構(gòu)成羥基基團，以便于在固化階段和硅烷偶聯(lián)劑結(jié)尾效果構(gòu)成致密的硅氧烷結(jié)構(gòu)。該水凝膠涂料固化進(jìn)程中，無毒無有害物質(zhì)，環(huán)保，快捷。

在水凝膠涂料中，因為凝膠內(nèi)部的交聯(lián)和界面互聯(lián)（Interlink）相互獨立，最大化降低施工者在使用施工時和有毒物的接觸。此外，施工條件溫和，簡單，因該水凝膠涂料為液態(tài)，能夠經(jīng)過鏈轉(zhuǎn)移助劑（CTA：chain transfer agent）調(diào)停黏度范圍，黏度從0.5Pa.s到1000Pa.s，橫跨三個量級，使得施工辦法能夠變得多樣，比如，刷涂、浸涂、旋涂、噴涂等等，均合適。別的，水凝膠涂料還能夠經(jīng)過枯燥處理，從液態(tài)變?yōu)榉勰B(tài)，保存時刻將得到進(jìn)一步的延伸，在施工進(jìn)程中，經(jīng)過參加水，構(gòu)成液態(tài)水凝膠涂料。

別的，作者還經(jīng)過在配方中調(diào)理硅烷偶聯(lián)劑的參加量，優(yōu)化和改進(jìn)固化后水凝膠涂層和基材附著力（900 J/m2水平）。

在樹立水凝膠涂料系統(tǒng)之外，課題組還對水凝膠涂料系統(tǒng)的或許使用做了一些探究工作，首要，使用浸涂辦法將p(AAm-co-TMSPMA)水凝膠涂層引進(jìn)到醫(yī)用金屬導(dǎo)線外表，經(jīng)過調(diào)理浸涂的速度，能夠調(diào)整外表涂層的厚度。進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)，涂層能夠顯著削減原金屬導(dǎo)線外表缺點，大幅降低外表摩擦系數(shù)（是未涂敷外表摩擦系數(shù)的1/8），摩擦測驗50次后，依然沒有明顯變化，保持穩(wěn)定。

水凝膠涂敷的鎳鈦合金導(dǎo)線

此外，根據(jù)三種不同的施工辦法，制備了別的三種水凝膠涂料，分別是：溫度敏感水凝膠涂料（poly(N-isopropyl acrylamide-co-TMSPMA)）水下超疏油耐臟污型水凝膠涂料（p(AAm-co-TMSPMA)）、PH呼應(yīng)性水溶膠涂料（poly(acrylic acid-co-TMSPAM)）三種水凝膠涂料的使用。

研究者提出水凝膠涂料這一創(chuàng)新性理念，緊緊圍繞著施工進(jìn)程環(huán)境友好的特點，后續(xù)如在功能性方面多多加以探究，在制備技能方面和根底化學(xué)有更緊密的結(jié)合，原材料方面將有望得到更大的豐富，并滿足產(chǎn)業(yè)化要求，將有或許作為一匹黑馬，成為環(huán)保涂料的重要選項。

本論文以《Hydrogel Paint》為題發(fā)表在最新的在Advanced Materials雜志上。