近日，四川大学高分子科学与工程学院傅强教授和韩迪副研究员团队报道了一种有机-无机共价-离子杂化网络，它能够以单一涂层的形式将必要的多种功能集成到柔性显示器保护盖板中。得益于其纳米尺度的有机-无机共价-离子杂化网络，该涂层兼具优异的光学、抗静电、防油污、聚合物般的柔性、陶瓷般的耐刮擦性以及化学可回收性，为制备多功能合一涂层的设计与制备提供了新思路。该工作以“Organic–Inorganic Covalent–Ionic Network Enabled All–in–One Multifunctional Coating for Flexible Displays”发表在Nature Communications（DOI：10.1038/s41467-024-54083-7）上。文章第一作者为四川大学高分子科学与工程学院博士生林雄，通讯作者为四川大学高分子科学与工程学院傅强教授和韩迪副研究员。
图1 多功能合一涂层的设计和制备
在这项工作中，该团队借助氟离子对硅氧烷的重组作用，利用四丁基氟化铵将三氟丙基多面体寡聚倍半硅氧烷（FPOSS）和1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷（FD3）重组得到高度交联的有机-无机共价-离子杂化网络（图1）。在该体系中，自由离子用于调控材料的表面电阻率，同时纳米尺度的有机-无机共价-离子杂化网络和低表面能的基团（即三氟丙基）确保材料优异的光学、抗静电、机械和防油污性能。
图2 多功能合一涂层的外部和内部静电保护性能
该团队详细地表征了该涂层在柔性显示领域的应用效果。首先，该涂层相较于超薄玻璃（UTG）、聚酯膜（PET）和CPI具有更高的静电耗散速率，并且在多次的摩擦起电过程中材料的表面电势也不会有明显变化（图2）。同时，多功能合一涂层具有较高的透明度（99.6%，550 nm），低表面能，优异的柔性（低有效模量E*，2.25 GPa；弯折曲率半径<1.5 mm），高硬度（>7H），高弹性回复（We>80%）和低摩擦系数。该团队将该涂层与CPI薄膜结合得到复合薄膜，确保了高透明度，并且同时大幅地提高了CPI薄膜的防油污、耐刮擦、抗静电性能（图3）。