触摸屏已成为电子产品不可或缺的交互界面，但其频繁触控的特性也使之成为病原体传播的温床。开发能够阻断疾病传播的抗菌防护涂层迫在眉睫，但这在材料设计上面临巨大挑战：涂层必须同时满足强效抗菌、高光学透光率、生物安全、极端环境耐受性等多重且往往相互冲突的性能需求。

化学所极端环境高分子材料实验室徐彩虹/张宗波团队长期致力于硅基聚合物陶瓷前驱体的研究。在前期工作中，该团队提出了全氢聚硅氮烷（PHPS）紫外辐照转化制备无机涂层的新方法。基于此，团队研制了共价键合的超薄（＜200nm）氧化硅-co-聚醚酰亚胺复合膜（Adv. Energy Mater. 2025, e05932）、超薄（＜20nm）氧化硅-co-聚乙烯复合膜（Adv. Funct. Mater. 2025, 35, 2417160），实现了聚合物薄膜耐温性、击穿电压强度的大幅提升，为高性能能源存储器件的界面设计提供了新思路。

近期，在国家自然科学基金委及化学所项目支持下，徐彩虹/张宗波团队提出了一种“一体化”溶液加工策略，成功制备出具有强效抗菌性能的防护涂层。该策略以PHPS同时作为无机基质前驱体与内源性还原剂，在基质中原位生成银纳米颗粒；针对纳米颗粒易团聚难题，引入双功能偶联剂KH-590，通过硫醇配位与硅烷偶联的协同作用，将银纳米颗粒高度分散并共价锚定在无机基质中。该涂层在保持高光学透明度的同时，协同实现了强效抗菌（对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀灭率分别为≥99.99%和≥99.92%）、优异力学性能（硬度达1.58 GPa，弹性模量为12.7 GPa）以及极端环境耐受性。此外，其接触式杀菌机制确保了良好生物相容性（细胞存活率>100%），理论使用寿命在典型使用场景下预计可超过2年。

相关研究成果近期发表在Advanced Materials期刊（Advanced Materials, 2026, e19048），论文第一作者是博士生毕波，通讯作者为张宗波研究员和李鹏飞助理研究员。

纳米复合涂层的溶液加工制备流程、湿气诱导共价锚定机理示意图及其在柔性触控显示器件上的应用展示

极端环境高分子材料实验室

2026年2月6日