DOI: 10.1016/j.jcis.2021.03.012
聚合物涂層的光控表面特性因其在智能表面開發中的潛在應用而成為一個重要的研究領域。可以通過光照來調節基于螺吡喃光致變色化合物的光響應性聚合物涂層的潤濕性。這主要是因為螺吡喃在疏水態和親水態之間會發生異構化。通過丙烯酸酯單體的半連續乳液共聚合制備了含有螺吡喃結構的光響應型乳膠納米顆粒，該丙烯酸酯單體具有取決于共聚物組成的不同鏈柔性。螺吡喃在刺激響應型乳膠納米顆粒中的光致變色特性除與介質極性有關外，還與光致變色強度及其動力學有關。采用溶液澆鑄法和靜電紡絲法制備了含螺吡喃的丙烯酸共聚物涂層，研究了其光控表面潤濕性。通過溶液澆鑄和靜電紡絲法制備的光控涂層在物理特性，尤其是表面潤濕性方面顯示出顯著差異。聚合物涂層的水滴接觸角在60-93°范圍內，在紫外光（365nm）照射下，由于疏水螺環形式異構化為兩性離子型花菁形式，其水接觸角可逆地切換為55-86°。通過靜電紡絲法制備的納米纖維涂層具有120-136°的較高接觸角，在紫外光照射下該接觸角轉換為78-105°。本研究所開發的光響應型涂層在紫外光和可見光照射下可實現疏水與親水之間的高效切換。該光控納米纖維涂層表現出超疏水特性，其中有色水滴在其表面上較穩定并且很容易被纖維素組織吸收。綜上所述，該光控納米纖維涂層可用于設計和開發具有光控表面潤濕性（在可調光照強度下）的超疏水材料。
圖1.通過半連續乳液聚合合成含螺吡喃的刺激響應性共聚物乳膠納米顆粒的典型步驟和光致變色特性
圖2.濃度為0.1wt％的光響應性乳膠納米顆粒的DLS曲線：（A）不含螺吡喃，（B）含3螺吡喃，（C）含5wt％螺吡喃
圖3.濃度為0.01wt％的丙烯酸乳膠納米顆粒的FE-SEM圖像：（A-A''）SBNPs80和（B-B''）SNPs95
圖4.濃度為0.5wt％的光致變色乳膠樣品在不同紫外光（365nm）照射時間下的實時UV-Vis光譜：（A）SBNPs-15-3％，（B）SBNPs-30-3％，（C）SBNPs-45-3％，（D）SBNPs-60-3％，（E）SBNPs-80-3％，（F）SNPs-3％，（G）SBNPs-15-5％，（H）SBNPs-30-5％，（I）SBNPs-45-5％，（J）SBNPs-60-5％，（K）SBNPs-80-5％和（L）SNPs-5％
圖5.光致變色涂層在可見光和紫外光（365nm）照射下的光控表面潤濕性研究（體積為0.1μL的水滴接觸角）：（A）SBNPs-15-3％，（B）SBNPs-30-3％，（C）SBNPs-45-3％，（D）SBNPs-60-3％，（E）SBNPs-80-3％，（F）SNPs-3％，（A'）SBNPs-15-3％，（B'）SBNPs-30-3％，（C'）SBNPs-45-3％，（D'）SBNPs-60-3％，（E'）SBNPs-80-3％和（F'）SNPs-3％
圖6.通過靜電紡絲聚合物溶液制備的納米纖維涂層的FE-SEM圖像，這些聚合物溶液包括（A-A''）SBNPs-60-5％，（B-B''）SBNPs-80-5％和（C-C''）SNPs-5％
圖7.納米纖維涂層在可見光和紫外光（365nm）照射下的光控表面潤濕性（體積為0.1μL的水滴接觸角）：（A和A'）SBNPs-60-5％，（B和B'）SBNPs-80-5％，和（C和C'）SNPs-5％
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