具有特定微/纳结构的多孔表面在超疏水、自清洁、防污等领域应用广泛，但传统表面改性方法往往流程复杂、可控性有限。另一方面，scCO2发泡作为绿色高效的结构构筑手段，常因快速泄压阶段表层CO2迅速逸出而形成“光滑皮层”，从而限制表面孔结构与润湿性的调控。本工作构建了PLA/PLA-TPU双层结构：在界面区域，分散的TPU结构充当异相成核位点，降低成核能垒并促进表面微孔形成。同时，界面处在泡孔生长应力下会发生局部剥离与孔结构显现，从而形成“区别于常规平滑皮层”的表面多孔形貌。相比PLA片材与单层PLA直接发泡样品（其水接触角分别约为73.6°与76.5°），界面诱导形成的表面微孔结构显著增加粗糙度并提升疏水性。更重要的是，界面诱导的表面孔结构使“未改性”泡沫的静态水接触角即可由约76°提升至>130°。在此基础上，研究进一步采用含氟二氧化硅纳米颗粒进行表面功能化，构筑微-纳层级结构，实现超疏水与自清洁。其中，最佳样品（FAU3-S4）水接触角可达>160°，接触角滞后仅1.14°，表现出典型“荷叶效应”。同时其滑动角最低可达4.66°，展现出优异的水滴滚落与抗粘附能力。研究将样品置于约5°倾斜平台上，以炭黑粉末为污染物：水滴落下后可携带污染物并滚落，实现直观自清洁效果。此外，样品在可乐、牛奶等液体污染环境下表现出良好防污性能，取出后表面无明显残留。该工作将“界面调控”与“绿色scCO₂ 发泡”结合，实现了可调表面孔结构与多功能润湿性构筑，为生物基材料体系提供了可规模化的功能表面构筑新路径。
Yu Cao, Xueyun Li, Baogou Wu, Zefan Xu, Xiaohu Bing, Qian Ren*, Long Wang*. Superhydrophobic and self-cleaning PLA/TPU foams via interfacial design and supercritical CO2 foaming.
Surface & Coatings Technology 521 (2026) 133090.
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2025.133090.