近些年来，超疏水表面在无损液体运输、除雾、防雾方面表现出巨大的潜力，引起人们的广泛关注。而高透明的超疏水涂层在拥有自清洁能力的同时还呈现出良好的显示效果，可被广泛的应用于挡风玻璃，太阳能电池板和交通指示器等领域，成为人们青睐的研究热点。
传统的制造方法，如化学气相沉积、溶胶-凝胶、溶剂热技术和浸涂策略等，被用于制备高性能的超疏水表面，然而得到的材料很难在满足疏水性能的同时保持较高的透明度，或者不具备较强的机械强度满足高速的液体冲击。因此，构造具有高透明度和可逆疏水性的稳定性涂料以抵抗化学和机械极端条件，仍然是一个艰巨的挑战。
PDMS因其优异的稳定性，良好的耐磨性，出色的防水性以及与基材的强附着力而成为构建超疏水涂料的常用无氟聚合物粘合剂，并且通过热处理和超声处理，很容易将其制成纳米级和微米级颗粒。同时，TiO2是一种具备固有光响应的材料，在紫外光的刺激下可以实现其表面可逆的疏水变化。因此，可以通过利用PDMS和TiO2微米/纳米结构的协同效应来制备一种机械强度和化学稳定性优异的涂层，同时实现其表面的高透明度和可逆润湿性。
福州大学的赖跃坤教授团队以PDMS和TiO2为原料，通过热处理和喷涂处理相结合的方式制备得到了高透明具备分级结构的PDMS NPs/PDMS MPs-P25杂化涂层。该复合涂层在不同的基板上表现出可逆的超疏水性和机械化学强度，在可见光区域下达到76%的光学透过率。此外，复合涂层具备优异的机械和化学稳定性，在酸性和碱性条件下浸泡24 h仍保持接触角150°以上，在胶带剥离测试30个循环后表面形貌和超疏水性能变化不大。鉴于其在防冰，光催化降解和自清洁方面表现出的优异性能，使其在定向液体传输、水响应的智能窗户等领域呈现出广阔的前景。该研究成果以“A transparent superhydrophobic coating with mechanochemical robustness for anti-icing, photocatalysis and self-cleaning”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上（见文后原文链接）。文章第一作者是福州大学的博士研究生朱天雪。
作者首先采用热处理的方法将PDMS纳米颗粒气相沉积到玻璃基板的表面，增加其表面的粗糙程度，赋予其超疏水性。然后，再通过将PDMS微米颗粒和二氧化钛混合溶液喷涂到改性后的玻璃表面，进一步增加涂层的黏着力和稳定性。
作者对不同温度下处理的涂层进行了形貌表征。随着温度的升高，其表面纳米粒子的密度逐渐增加。
在引入PDMS微粒和TiO2纳米粒子后，形成了分级程度更明显的PDMS/TiO2微-纳米粗糙结构。
通过红外和TG对涂层进行表征，Si-O-Si和Si-CH3的伸缩振动峰的出现验证了PDMS的成功引入。而在TG曲线中，PDMS在277.5 °C开始气化而在450 °C开始降解，表明了在400°C进行热处理有利于PDMS的气相沉积。
作者对涂层在紫外光刺激下的表面润湿性进行研究。可以发现，该涂层在紫外照射后其接触角由168.6°转变为134.0°，并且可以通过在暗环境和热处理的方式实现其可逆润湿性的改变。随着热处理温度和时间的增加，涂层在可见光下的透过率逐渐降低。
涂层在350°C热处理2h的透过率达到81%，并且在喷涂处理后其透过率仍保持了76%的高透过率。此外，涂层在酸性、碱性和盐性的条件下维持其高疏水的状态，并且在不同的基板上表现出高透明性。
作者对PDMS NPs/PDMS MPs-P25涂层的化学和力学稳定性进行了表征。
可以发现，涂层在酸性（pH = 2）和碱性溶液（pH = 12）中浸泡24h后接触角仍保持在150°以上，且并未发生明显的降低，滑移角则显示出少量增加。
形貌表征显示涂层表面并未发生明显的变化，这种由于的化学稳定性可以归结于PDMS的化学惰性。
作者通过水滴、沙子冲击和粘结实验验证了涂层的力学稳定性。结果表明在不同的测试后其接触角保持在150°以上，并未发生明显的降低，涂层表面的形貌也没有出现明显的破坏。此外，从动态水滴掉落实验可以发现在机械处理后涂层表面仍保持优异的超疏水特性。
作者对超疏水PDMS NPs/PDMS MPs-P25涂层的防冰性能、自清洁和光催化性能进行了分析。
在冷台的作用下，涂层表面的温度从20 C 降低到-12.5 C，同时采用红外相机观察表面水滴的相变和热能变化。
当水滴发生相变时，可以观察到一个瞬时的温度升高，将此时的时间与达到0 C的时间差称为延迟冰点时间。
未改性的纯玻璃基板在延迟时间350 S后发生结冰，而超疏水的PDMS NPs/PDMS MPs-P25涂层延迟冰点时间延长到600 S，表现出优异的抗结冰性能。
图8（a-d）对涂层进行了自清洁性能测试，将甲基蓝粉末分散到玻璃基板和超疏水涂层中，在加入水后，玻璃板表面形成蓝色的染料层而超疏水涂层的染料在与水结合后直接滚落下来，表现出良好的自清洁能力。且在自清洁后，超疏水膜仍呈现出高透明性。
此外，作者还对其进行了光催化性能分析，纯的玻璃基板在紫外光照射下其表面的油红并未发生变化。而超疏水涂层表面的油红在紫外照射6h后开始降解，12h后颜色完全消失，表明了良好的光催化性能。
【总结】
作者以PDMS和TiO2为原料，通过两步法制备得到具有机械化学强度和可逆润湿性的透明超疏水涂层。利用PDMS纳米涂层的疏水性和PDMS- TiO2分级结构的粗糙度，复合涂层呈现出优异的超疏水性、高透明性、机械和化学稳定性。此外，杰出的防冰、光催化降解和自清洁性能也使其智能窗户、汽车挡风玻璃等方面表现出巨大的潜力。
全文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S138589472031874X
