既能排斥水又能排斥油的超雙疏表面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，例如自清潔，化學(xué)、生物防污，管道減阻，和油水分離等。而同時(shí)具有低固/液粘滯力和高透明度兩大特性的超雙疏表面可以極大地?cái)U(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。例如，運(yùn)用于數(shù)字屏幕、太陽(yáng)能電池板和光學(xué)裝置等。常見超雙疏表面的制備方法有降低表面能、增加粗糙度以及引入微納米級(jí)的內(nèi)凹結(jié)構(gòu)。近十幾年來，盡管超雙疏表面的制備方法有所改進(jìn)，但這些表面大部分仍然是不透明的， 或者透明度的提高是以增加固/液粘滯力為代價(jià)。同時(shí)獲得具有低固/液粘滯力且高透明度的超雙疏表面仍然是一項(xiàng)重大的挑戰(zhàn)。
圖1 微/納米內(nèi)凹結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)的超雙疏表面的設(shè)計(jì)原理示意圖。
為了獲得具備低固/液粘滯力且高透明度雙重特性的超雙疏表面，鄧旭教授團(tuán)隊(duì)通過結(jié)合納米內(nèi)凹結(jié)構(gòu)和微米內(nèi)凹結(jié)構(gòu)于一體，設(shè)計(jì)了微/納米內(nèi)凹結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)的分層結(jié)構(gòu)模型。與之前報(bào)道的使用噴涂或蝕刻技術(shù)獲得的透明分層超雙疏表面相比，微/納米內(nèi)凹結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)的超雙疏表面在不損失任一尺度內(nèi)凹結(jié)構(gòu)原本功能的前提下，從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)了納米內(nèi)凹結(jié)構(gòu)和微米內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的配合，提高了結(jié)構(gòu)的均一性和疏水疏油效果的穩(wěn)定性。此外，微/納米內(nèi)凹結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)的超雙疏表面具有超低的固/液粘滯力，優(yōu)異的透明度。文章通過測(cè)量靜態(tài)固/液粘滯力，動(dòng)態(tài)液體滾落速度，光學(xué)透過率來驗(yàn)證上述特征。這種通過合理的設(shè)計(jì)策略制備的表面將適用于需要光學(xué)透明性的自清潔，防污和傳熱材料。
圖2 微/納米內(nèi)凹結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)的超雙疏表面的基本性能展示。（a）微/納米內(nèi)凹結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)的超雙疏表面的SEM圖。（b）微/納米內(nèi)凹結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)的超雙疏表面的透明度表征。（c）微/納米內(nèi)凹結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)的超雙疏表面與單一納米內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的超雙疏表面的固/液粘滯力大小比較。
以上相關(guān)成果發(fā)表在ACS Appl. Mater. Interfaces (DOI: 10.1021/acsami.9b08947)上。論文的第一作者為電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院碩士研究生李曉玫，通訊作者為電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院鄧旭教授，共同通訊作者為電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院博士后楊金龍。
- 中科院蘭州化物所自修復(fù)超雙疏表面制備研究取得進(jìn)展 2011-05-04
