光固化塗層表面形成自褶皺微納米圖形的研究

《光固化塗層表面形成自褶皺微納米圖形的研究》是依託上海交通大學，由姜學松擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：光固化塗層表面形成自褶皺微納米圖形的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：姜學松
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

材料表面構築微納米圖形是現代先進制造業基礎之一，最近我們發現在光固化塗層表面上通過自褶皺方法形成微納米複合圖形，這種化學反應導致的自褶皺現象具有一定生物體形成褶皺圖形的特徵。基於這一初步的研究結果，本課題將系統地研究這種自褶皺製備微納米圖形化表面的方法，試圖建立反應性添加劑、光固化液體樹脂與自褶皺圖形形貌之間的關係，揭示自褶皺圖形形成機理，力圖控制這種自褶皺圖形的形貌。進一步研究表面能與自褶皺圖形形貌之間的關係，製備出具有低表面能的光固化塗層，為開發具有自清潔功能的功能化塗層打下基礎。在控制自褶皺圖形的形貌的基礎上，製備出類似蛾子眼睛的自褶皺圖形，探索這種自褶皺圖形化表面對光的抗反射可能性。在此研究基礎上，進一步將自褶皺圖形化技術套用於各種材料表面改性如玻璃和薄膜太陽能電池等裝置，使其同時具有自清潔功能和抗反射性能，增加這些裝置的抗污和透光能力。

結題摘要

表面的微納米結構賦予了材料表面獨特的潤濕、光學和粘附等性能，在諸多領域如生物、微電子和光學等方面有著重要套用，是化學、物理和材料科學研究的重點，因此如何簡單有效地在材料表面上構造微納米圖形是該領域研究中的重要環節。本研究給予我們在圖案化表面的研究基礎上，結合自組裝和光聚合技術，發展了一種簡單、有效的在光固化塗層表面製備微納米自褶皺圖案的方法，提出利用動態化學來構建動態褶皺圖案化表面的新策略。首先是光固化塗層產生自褶皺微納米圖案方法的研究：利用無規含氟共聚物低表面能而導致在空氣/交聯單體界面組裝的特性，結合光聚合反應導致收縮這一原理，實現了在光固化塗層表面構築自褶皺的微納米圖案，詳細考察了光聚合動力學、無規共聚物結構等因素對自褶皺圖案的影響，為製備出可控的微納米圖案提供了一定的理論依據。在此基礎上我們製備出具有低表面能、抗反射的光固化塗層，將這種具有微納米褶皺圖案的光固化塗層套用於薄膜太陽能電池封裝，提高了電池效率。我們還將動態化學引入到褶皺體系中，發展了一套製備動態微納米褶皺圖案的新策略。基於動態化學反應構建可逆的微納米圖案是將動態化學反應的本質充分運用到表面應力鬆弛體系上來獲得智慧型的微圖案化表面，這種利用動態化學構建動態可逆的褶皺圖案的方法非常簡單有效，易於設計和調控，且具有自修復和多功能化等優點，為製備智慧型材料表面和器件提供了新的思路。該項目的相關研究工作在Adv. Mater.,Adv.Func. Mater., Macromolecules等刊物上發表了基金標註的SCI 論文23篇，申請和授權的中國國家發明專利3 項。該項目還培養了碩士生4名，畢業3 名；培養了博士生2 名，畢業2 名。