清华大学梁福鑫课题组 AFM：Janus 颗粒构筑动态定向输水织物涂层

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古罗马神Janus的头部具有双面结构，分别朝向过去和未来，与中国的阴阳概念类似，体现了事物的辩证统一。Janus颗粒能够将不同组成和功能分区集成，是一种典型的分区纳米复合材料。1992年，de Gennes在诺贝尔奖颁奖演讲中，预测了Janus颗粒类似双亲性分子可在液/液界面自组装并且具有明确方向指向，颗粒间缝隙能够为物质传输提供通道。de Gennes的演说激起了Janus颗粒的研究热潮。清华大学杨振忠教授/梁福鑫副教授团队长期从事Janus材料研究，实现了Janus材料的规模化生产及在功能涂层、聚合物共混、含油污水处理、功能微胶囊包覆等领域应用。

同时实现表面功能和与基底良好附着对功能涂层设计非常重要。Janus颗粒具有两亲特性，在表/界面处能够自组织取向，不同分区分别发挥构筑表面功能和与基底浸润并结合的作用，充分发挥材料表面效能。基于这一特点，Janus颗粒有望为设计功能涂层提供新的构造单元。

图1. a) Janus颗粒与涂层的制备示意图；b) 动态润湿性梯度的构造与应用；c) 定向水输运的毛细管效应模型

日前，清华大学梁福鑫课题组利用雪人状Janus颗粒的组成和功能分区特性，将温度响应性的PNIPAM聚合物和可以与基底键合的基团分别集成到Janus颗粒的两端，并将其涂覆在织物表面，制得了具有温度响应性的动态润湿涂层。借助人体与环境之间的温差自动在织物两侧构造出一个亲水-疏水的润湿性梯度（人体侧疏水，空气侧亲水），并结合毛细管效应实现自内而外的智能定向输水，达到高效透湿的目的。该织物在特定温差环境形成亲水-疏水Janus结构，自发产生动态润湿梯度，有望用于开发具有运动排汗、降温等功能的智能热管理服装。相关工作以“Temperature-Triggered Dynamic Janus Fabrics for Smart Directional Water Transport”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。

图2. 清华大学第40届“挑战杯”学生课外学术科技作品展

该工作是梁福鑫课题组近期利用Janus颗粒为新型构造单元设计功能涂层相关研究的最新进展之一。同时，该工作设计思路源于清华大学本科生科创项目，曾获清华大学第40届“挑战杯”特等奖、第一届“清华工匠大赛”总决赛一等奖。文章第一作者是博士研究生杨甜甜（现为沈阳工业大学讲师），第二、三作者分别为本科生王诗（化82班，现为梁福鑫课题组研究生）和杨昊儒（分9班），通讯作者为梁福鑫副教授。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202214183

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