图1. Janus水凝胶涂层(JHC)的概念和结构。(a)仿翘嘴鱼皮肤的JHC的设计策略。(b,c)JHC的(b)详细制造工艺和(c)反应机理的示意图。图(c)中的插图:(i)紫外线下粘性水凝胶层(STH)的聚合机理。(ii)光滑水凝胶层(SLH)中的壳聚糖季铵盐(CQAS)的物理交联。(iii)SLH层中聚(丙烯酸-co-丙烯酰胺)[P(AA-co-AM)]的化学交联。(iv)载玻片上的SLH(顶部)和STH(底部)层的粘附性能。JHC的(d)光学照片(e)3D轮廓图像,(f-i)扫描电子显微镜图片。
图2. JHC的粘附性能。(a)JHC从纸上剥离的照片。JHC中的STH层被亚甲基蓝染色。(b)STH的剪切应力-位移曲线。(b)中的插图是试验的示意图和试验后STH的照片。(c)CQAS浓度对STH的剪切应力的影响。(d)STH和SLH的法向粘附力。(e)STH对各种表面的黏附能力。
图3. 光滑水凝胶(SLH)的力学性能。(a)5 g砝码从倾斜5°的JHC上表面滑落的照片。(b)10 mN的法向负载力下,STH和SLH的摩擦力。(c)在去离子水中浸泡不同时间后SLH的溶胀率。通过测量五个样品的平均值获得。具有不同浓度CQAS的SLH的(d)拉伸应力-应变曲线,(e)杨氏模量和(f)最大应力。(g)SLH受圆珠笔穿刺、手术刀切割、拉伸、扭转拉伸、打结拉伸的照片。比例尺为1 cm。
图4. JHC的减阻。(a)粒子图像测速仪(PIV)测试系统示意图。(b,d)在(b)SLH平面和(d)JHC上的PIV测试照片。(b,d)中的白色光点是示踪剂粒子。(c,e)分别基于PIV测试计算的(c)SLH平面和(e)JHC表面水流速度分布图。(f)SLH平面和JHC的归一化速度对比图。
图5. JHC的防污性能。(a)SLH和JHC在水下与正己烷的接触角。(b)JHC防污照片。正己烷、矿物油、甲苯和丙酮用油红染色。(c-e)与金黄色葡萄球菌共培养30 h的(c)PDMS、(d)SLH和(e)JHC表面的SEM图像和(f)相应的金黄色葡萄球菌覆盖率。
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