水凝膠因其具有優勝的親水、光滑，生物相容、藥物緩釋等特性而成為環保涂料的研究熱門。功能性的水凝膠涂層更是在工程以及醫藥領域有廣泛的潛在使用前景，包含藥物輸運、柔性機器人，人工皮膚，傳感，水下防污等。
一般制備水凝膠涂層的進程一般含有三個進程，包含單體共價聚合到聚合物鏈上；聚合物鏈交聯構成聚合物網絡；聚合物網絡和基材進行共價互聯。一般，這三個進程是同步進行的，而制備水凝膠原料中不可避免的含有毒性組分（比如單體）、一定程度上限制了水凝膠涂層的使用，尤其是在醫藥領域。
關于普通涂料而言，交聯進程和互聯的進程是分隔的，哈佛大學的鎖志剛院士課題組，受此啟發，結合水凝膠使用場景特點，提出水凝膠涂料的概念，樹立相關涂料系統，在該系統中，涂料的制備和涂料的使用進程分隔進行，整個涂層的制備進程分成四個部分：配方調制、基材處理、涂料涂敷、固化。經過將有毒的工序停留在具有特別維護的含配方調制的制備進程，而降低使用進程中的危險和難度。
在介紹這一概念的進程中，研究者以p(AAm-co-TMSPMA) 水凝膠為例，先經過自由基聚合構成高分子水凝膠，在以硅烷作為偶聯劑實現水凝膠和基材的互聯。
對基材的預處理，主要是經過氧氣等離子體（O2-Plasma）和臭氧紫外線（Ozone UV）等技能進行處理，外表構成羥基基團，以便于在固化階段和硅烷偶聯劑結尾效果構成致密的硅氧烷結構。該水凝膠涂料固化進程中，無毒無有害物質，環保，快捷。
在水凝膠涂料中，因為凝膠內部的交聯和界面互聯（Interlink）相互獨立，最大化降低施工者在使用施工時和有毒物的接觸。此外，施工條件溫和，簡單，因該水凝膠涂料為液態，能夠經過鏈轉移助劑（CTA：chain transfer agent）調停黏度范圍，黏度從0.5Pa.s到1000Pa.s，橫跨三個量級，使得施工辦法能夠變得多樣，比如，刷涂、浸涂、旋涂、噴涂等等，均合適。別的，水凝膠涂料還能夠經過枯燥處理，從液態變為粉末態，保存時刻將得到進一步的延伸，在施工進程中，經過參加水，構成液態水凝膠涂料。
別的，作者還經過在配方中調理硅烷偶聯劑的參加量，優化和改進固化后水凝膠涂層和基材附著力（900 J/m2水平）。
在樹立水凝膠涂料系統之外，課題組還對水凝膠涂料系統的或許使用做了一些探究工作，首要，使用浸涂辦法將p(AAm-co-TMSPMA)水凝膠涂層引進到醫用金屬導線外表，經過調理浸涂的速度，能夠調整外表涂層的厚度。進一步比較發現，涂層能夠顯著削減原金屬導線外表缺點，大幅降低外表摩擦系數（是未涂敷外表摩擦系數的1/8），摩擦測驗50次后，依然沒有明顯變化，保持穩定。
水凝膠涂敷的鎳鈦合金導線
此外，根據三種不同的施工辦法，制備了別的三種水凝膠涂料，分別是：溫度敏感水凝膠涂料（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呼應性水溶膠涂料（poly(acrylic acid-co-TMSPAM)）三種水凝膠涂料的使用。
研究者提出水凝膠涂料這一創新性理念，緊緊圍繞著施工進程環境友好的特點，后續如在功能性方面多多加以探究，在制備技能方面和根底化學有更緊密的結合，原材料方面將有望得到更大的豐富，并滿足產業化要求，將有或許作為一匹黑馬，成為環保涂料的重要選項。
本論文以《Hydrogel Paint》為題發表在最新的在Advanced Materials雜志上。
下一篇：粉末涂料中的橙皮該如何處理