中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室聚合物摩擦学组在材料表面改性和纳米复合薄膜研制方面取得系列进展。

表面和界面，一直以来都是纳米科学的研究重点，通过合理调控表面结构和组成，可以达到改善材料性能的目的。目前，表面改性方法多种多样，可是要发展一种操作简单、适用性强的表面改性方法却一直是个极具挑战性的课题。可喜的是，新近报道的聚多巴胺（polydopamine）材料使得这种表面改性成为可能。聚多巴胺有两个显著的特点：第一，几乎能在所有的材料表面附着成膜；第二，形成的薄膜表面含有大量的活性官能团，能够发生一系列反应，为进一步修饰改性提供了条件。固体润滑国家重点实验室研究人员以聚多巴胺为设计平台，在多种材料表面（单晶硅片、金属Al和各种聚合物基底）上设计并组装了一系列聚多巴胺基多层复合薄膜，并详细研究了薄膜微结构与各种性能（摩擦学性能、抗腐蚀性能和生物相容性等）之间的关系，结果发现：由于聚多巴胺的引入，所制备的多层薄膜与基底以及薄膜各层之间都是通过共价键结合的，薄膜的稳定性显著提高，表现出了良好的摩擦学性能、抗腐蚀性能和生物相容性等。研究结果发表在了The Journal of Physical Chemistry C（2009, 113: 20429-20434）、Applied Surface Science（2009, 256: 894-899）、Colloids and Surfaces B: Biointerfaces（2010, 76: 123-127）、Progress in Organic Coatings（2010, 68: 244-247）和Surface and Interface Analysis (DOI 10.1002/sia.3631)等期刊上。下图给出了利用聚多巴胺在各种材料表面构筑多层纳米薄膜的示意图。

利用聚多巴胺构筑多层薄膜的示意图

该项研究得到了国家自然科学基金和中科院科研项目的支持。