仿生梯度设计构建的柔性超疏水薄膜：兼具机械鲁棒性与多功能应用

来自国内的研究团队通过仿生梯度设计，创新性地开发出一种兼具柔性与超疏水特性的独立薄膜材料。该研究利用压力-静电-毛细力协同作用实现纳米颗粒在聚合物中的梯度包埋，使材料在70%应变、5000次弯折、400次Taber磨损等严苛条件下仍保持超疏水性，并展现优异的抗结冰（延迟时间≈320 s）和低冰黏附强度（≈45 kPa）特性，为可穿戴电子、热管理等领域提供新范式。

　　

这项突破性研究受皮肤多层结构启发，通过"羊毛滚动"力工程技术（force-engineered wool rolling），巧妙地将纳米颗粒梯度嵌入聚合物基质。压力、静电力和增强的毛细作用力（enhanced capillary forces）协同驱动纳米粒子吞噬过程，形成类似表皮-真皮过渡的微观结构。所得自支撑薄膜展现出惊人的环境适应性：

• 力学性能：耐受70%拉伸形变和5000次循环弯折，Taber耐磨测试400次后接触角仍>150°

• 环境稳定性：紫外老化1500小时、盐雾腐蚀40天后超疏水特性无衰减

• 热管理应用：低导热系数赋予其卓越抗结冰性能（结冰延迟时间≈320秒），冰黏附强度稳定在≈45 kPa（20次冻融循环无衰减）

• 仿生特性：类皮肤透气性支持水下电子器件集成，应变传感功能拓展了其在可穿戴设备中的应用场景。这种梯度策略为下一代柔性超疏水材料设计提供了普适性框架。