引言：
你是否想过，未来的户外服装可以自动防水防污？飞机机翼能主动抵抗结冰？这一切可能因一项新材料技术成为现实！最近，德国马普所与捷克科学院的团队在《Advanced Functional Materials》发表了一项研究：他们设计了一种双层高分子刷材料，上层疏水（如聚苯乙烯），下层亲水（如聚羟乙基丙烯酸酯）双嵌段聚合物刷的润湿性智能调控技术，结合光学接触角分析，实现了表面疏水-亲水的精准切换。

一、接触角如何“看透”材料性能？
当一滴水落在材料表面，它的“坐姿”（接触角）决定了材料是亲水还是疏水。光学接触角分析技术就像一台“微观摄像机”，通过精准测量水滴的前进角（θadv）和后退角（θrec），揭示材料表面的润湿特性。

前进角：水滴扩张时的角度，反映材料最疏水的状态。

后退角：水滴收缩时的角度，暴露材料潜在的亲水特性。

这项技术不仅能量化材料的“性格”，还能捕捉溶剂处理后的动态变化，成为研发智能材料的“火眼金睛”！

研究团队通过测角仪实时追踪接触角变化，正是光学接触角的灵敏测量，让“纳米级厚度调控”与“可逆润湿切换”成为可能！

图1.a)PHEMA-b-PS表面的前伸接触角（红色柱状图，即θadv）和后退接触角（带有图案的红色柱状图，即θrec），以及均方根粗糙度（灰色柱状图）。合成后（原始状态）的θadv和θrec。表面暴露于去离子水(40°C）2小时后的θadv和θrec（H2O（40°C））。退火后的θadv和θrec（退火处理）。退火过程中，表面暴露于甲苯（40°C）2小时，吹干后，在真空条件下于120°C下退火至少5小时。b）溶剂对PHEMA-b-PS双嵌段刷影响的示意图。上部：甲苯对PHEMA是非溶剂，但对PS是良好溶剂。因此，PS嵌段膨胀，而PHEMA嵌段塌陷。下部：暴露于水（40°C）后。水对PS是非溶剂。因此，PS刷在接触水中塌陷，而PHEMA刷则膨胀。

二、三明治结构：厚度决定润湿性

研究团队设计了一种“三明治”结构：底层为亲水性的PHEMA聚合物，顶层为疏水性的PS或PEH(exMA)。通过调控顶层厚度，材料的润湿性发生神奇变化：

顶层＞30nm：表面完全疏水（接触角＞95°），水珠滚落如荷叶；

顶层＜30nm：接触水后，底层亲水基团“突破”顶层，表面秒变亲水（接触角骤降至20°）！
更惊艳的是，通过温水浸泡或甲苯处理，材料可逆切换润湿状态，寿命长达多次循环！

图2.聚合物表面接触角随顶部块厚度的变化。a)PHEMA-b-PS共聚物表面接触角随PS块厚度的变化。b)PHEMA-b-PEtHexMA共聚物表面接触角随PEtHexMA块厚度的变化。c)PHEMA-b-PS共聚物表面接触角随PS块厚度的变化。d)PHEMA-b-PEtHexMA共聚物表面接触角随PEtHexMA块厚度的变化。

三、应用前景：从实验室走向生活

这项技术的突破，为多个领域带来革新：

自清洁涂层：建筑玻璃、太阳能板表面疏水防污，雨水一冲即净；

防冰抗冻：飞机机翼、风力涡轮机涂覆智能材料，低温环境自动切换亲水态，抑制结冰；

环保涂层：工业管道根据环境湿度调节防腐蚀性能。

智能服装：雨天自动防水，出汗时透气亲水。

四、未来展望：智能材料的无限可能

研究团队表示，下一步将探索光/电响应型聚合物，实现润湿性的远程调控。结合光学接触角的高通量分析技术，未来或可开发出自适应环境的“智能皮肤”，应用于机器人、可穿戴设备等领域。
  从一滴水的接触角，到改变世界的材料革命，科学的力量令人惊叹！关注光学接触角技术，见证更多智能材料的诞生！

更多详细内容请阅览参考文献：[1] Leibauer B , Andres D L S P , Dorado Daza D F ,et al.Wetting of Surface Grafted Hydrophilic‐b‐Hydrophobic Block Copolymer Brushes[J].Advanced Functional Materials, 2025, 35(24).DOI:10.1002/adfm.202419443.

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