水凝膠因其具有優(yōu)勝的親水、光滑，生物相容、藥物緩釋等特性而成為環(huán)保涂料的研究熱門。功能性的水凝膠涂層更是在工程以及醫(yī)藥領(lǐng)域有廣泛的潛在運(yùn)用前景，包括藥物輸運(yùn)、柔性機(jī)器人，人工皮膚，傳感，水下防污等。

一般制備水凝膠涂層的進(jìn)程一般含有三個(gè)進(jìn)程，包括單體共價(jià)聚合到聚合物鏈上；聚合物鏈交聯(lián)構(gòu)成聚合物網(wǎng)絡(luò)；聚合物網(wǎng)絡(luò)和基材進(jìn)行共價(jià)互聯(lián)。一般，這三個(gè)進(jìn)程是同步進(jìn)行的，而制備水凝膠原猜中不可避免的含有毒性組分（比方單體）、一定程度上約束了水凝膠涂層的運(yùn)用，尤其是在醫(yī)藥領(lǐng)域。

關(guān)于普通涂料而言，交聯(lián)進(jìn)程和互聯(lián)的進(jìn)程是分隔的，哈佛大學(xué)的鎖志剛院士課題組，受此啟示，結(jié)合水凝膠運(yùn)用場(chǎng)景特色，提出水凝膠涂料的概念，建立相關(guān)涂料體系，在該體系中，涂料的制備和涂料的運(yùn)用進(jìn)程分隔進(jìn)行，整個(gè)涂層的制備進(jìn)程分紅四個(gè)部分：配方調(diào)制、基材處理、涂料涂敷、固化。通過(guò)將有毒的工序停留在具有特別維護(hù)的含配方調(diào)制的制備進(jìn)程，而下降運(yùn)用進(jìn)程中的風(fēng)險(xiǎn)和難度。

在介紹這一概念的進(jìn)程中，研究者以p(AAm-co-TMSPMA) 水凝膠為例，先通過(guò)自由基聚合構(gòu)成高分子水凝膠，在以硅烷作為偶聯(lián)劑完成水凝膠和基材的互聯(lián)。

對(duì)基材的預(yù)處理，主要是通過(guò)氧氣等離子體（O2-Plasma）和臭氧紫外線（Ozone UV）等技術(shù)進(jìn)行處理，表面構(gòu)成羥基基團(tuán)，以便于在固化階段和硅烷偶聯(lián)劑結(jié)束效果構(gòu)成致密的硅氧烷結(jié)構(gòu)。該水凝膠涂料固化進(jìn)程中，無(wú)毒無(wú)有害物質(zhì)，環(huán)保，快捷。

在水凝膠涂猜中，由于凝膠內(nèi)部的交聯(lián)和界面互聯(lián)（Interlink）相互獨(dú)立，最大化下降施工者在運(yùn)用施工時(shí)和有毒物的接觸。此外，施工條件溫文，簡(jiǎn)單，因該水凝膠涂料為液態(tài)，可以通過(guò)鏈轉(zhuǎn)移助劑（CTA：chain transfer agent）調(diào)停黏度規(guī)模，黏度從0.5Pa.s到1000Pa.s，橫跨三個(gè)量級(jí)，使得施工方法可以變得多樣，比方，刷涂、浸涂、旋涂、噴涂等等，均合適。其他，水凝膠涂料還可以通過(guò)單調(diào)處理，從液態(tài)變?yōu)榉勰B(tài)，保存時(shí)間將得到進(jìn)一步的延伸，在施工進(jìn)程中，通過(guò)參與水，構(gòu)成液態(tài)水凝膠涂料。

其他，作者還通過(guò)在配方中調(diào)度硅烷偶聯(lián)劑的參與量，優(yōu)化和改進(jìn)固化后水凝膠涂層和基材附著力（900 J/m2水平）。

在建立水凝膠涂料體系之外，課題組還對(duì)水凝膠涂料體系的或許運(yùn)用做了一些探求工作，首要，運(yùn)用浸涂方法將p(AAm-co-TMSPMA)水凝膠涂層引進(jìn)到醫(yī)用金屬導(dǎo)線表面，通過(guò)調(diào)度浸涂的速度，可以調(diào)整表面涂層的厚度。進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)，涂層可以顯著減少原金屬導(dǎo)線表面缺點(diǎn)，大幅下降表面沖突系數(shù)（是未涂敷表面沖突系數(shù)的1/8），沖突檢驗(yàn)50次后，仍然沒(méi)有明顯變化，保持穩(wěn)定。

水凝膠涂敷的鎳鈦合金導(dǎo)線

此外，依據(jù)三種不同的施工方法，制備了其他三種水凝膠涂料，分別是：溫度靈敏水凝膠涂料（poly(N-isopropyl acrylamide-co-TMSPMA)）水下超疏油耐臟污型水凝膠涂料（p(AAm-co-TMSPMA)）、PH呼應(yīng)性水溶膠涂料（poly(acrylic acid-co-TMSPAM)）三種水凝膠涂料的運(yùn)用。

研究者提出水凝膠涂料這一創(chuàng)新性理念，緊緊圍繞著施工進(jìn)程環(huán)境友好的特色，后續(xù)如在功能性方面多多加以探求，在制備技術(shù)方面和根底化學(xué)有更嚴(yán)密的結(jié)合，原材料方面將有望得到更大的豐厚，并滿足產(chǎn)業(yè)化要求，將有或許作為一匹黑馬，成為環(huán)保涂料的重要選項(xiàng)。

本論文以《Hydrogel Paint》為題發(fā)表在最新的在Advanced Materials雜志上。