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  智能超疏水表面在自清潔、防污、油水分離、水下氣泡操縱、和霧氣收集等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用激發(fā)了科研人員濃厚的研究興趣。然而，大多數(shù)表面的智能性是由表面化學和靜態(tài)微結(jié)構(gòu)的變化實現(xiàn)的，這嚴重阻礙了它們的應(yīng)用范圍。為了克服這些缺點，形狀記憶聚合物（SMP）材料被應(yīng)用于智能表面。SMP作為一種刺激響應(yīng)材料，在磁場、酸堿度、光、溫度等刺激下，可以實現(xiàn)原始形狀和暫時形狀之間的可逆轉(zhuǎn)變。受自然界生物的啟發(fā)，SMP超疏水表面受到科研人員的廣泛關(guān)注。目前，許多SMP表面調(diào)諧是在加熱板或烘箱中完成的，不能實現(xiàn)原位調(diào)諧。此外，SMP樣品在制備過程中使用的模板大都是通過光刻或化學刻蝕的方法得到的，過程復雜，容易造成環(huán)境污染。通過飛秒激光微鉆孔的方法設(shè)計并制備了SMP多種微圖案，實現(xiàn)了豐富的表面原位智能潤濕性調(diào)控。

  在實際應(yīng)用中，原位可逆調(diào)諧在無損液滴運輸?shù)阮I(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。為了克服上述方法的不足，合肥工業(yè)大學劉焜教授、焦云龍副研究員、吳思竹副教授與中國科學技術(shù)大學吳東教授課題組合作，利用激光直寫并結(jié)合聚合物轉(zhuǎn)印技術(shù)，制備了一種形貌可控的三維微錐結(jié)構(gòu)陣列，然后利用銀納米薄膜的原位加熱功能，實現(xiàn)了微錐結(jié)構(gòu)從彎曲到直立的原位調(diào)諧（ACS Appl. Mater. Inter., 2020, 12, 13464-13472.），在此基礎(chǔ)之上通過在聚合物材料內(nèi)部摻雜帶有磁性的鐵粉顆粒，使得微錐結(jié)構(gòu)在近紅外光照和磁場作用下可以實現(xiàn)從直立到彎曲的原位調(diào)諧，從而對智能微結(jié)構(gòu)進行了全方位的非接觸式形態(tài)調(diào)控（Adv. Funct. Mater. 2021, doi:10.1002/adfm.202100543），利用這種形態(tài)可調(diào)的智能微結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)微小液滴的多功能操控，包括液滴原位抓捕、釋放、單向運輸?shù)裙δ堋?

圖1 聚合物微結(jié)構(gòu)的制備和形態(tài)調(diào)諧方法示意圖

圖2 聚合物微結(jié)構(gòu)形狀記憶與潤濕性調(diào)控機制模型

  此外，目前大多數(shù)關(guān)于SMP的研究主要集中在對空氣中不同的液滴操控上，而對微結(jié)構(gòu)SMP表面水下原位油潤濕性的可逆調(diào)節(jié)研究很少。但微結(jié)構(gòu)SMP表面實現(xiàn)水下原位油潤濕性和粘附性的可逆調(diào)節(jié)仍然是一個挑戰(zhàn)。他們進一步利用聚合物在不同彎曲狀態(tài)下的粘附性差異，實現(xiàn)了高粘度流體在水下的無損轉(zhuǎn)移和運輸，并探究潤濕性和粘附性轉(zhuǎn)化機制（Appl. Phys. Lett. 2021, 118, 033701），同時利用機械拉伸方法在彈性聚合物表面上，通過改變微結(jié)構(gòu)的尺寸大小改變流體在聚合物表面上的接觸角滯后特性，建立了三相接觸線的滯后阻力模型，并實現(xiàn)對水下流體滑移和釘扎運動行為的原位控制，在微流體領(lǐng)域具有重要的研究價值（Langmuir 2021, 37, 2140–2145）。

圖3 聚合物微結(jié)構(gòu)在微液滴操控、水下粘附性調(diào)控以及信息加密等領(lǐng)域的應(yīng)用展示

  以上系列研究工作得到包括國家自然科學基金青年基金、面上基金以及中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金的資助。合肥工業(yè)大學為論文成果第一署名單位，論文的通訊作者為機械工程學院摩擦學研究所劉焜教授、儀器與光電工程學院吳思竹副教授與中國科學技術(shù)大學吳東教授，第一作者包括合肥工業(yè)大學摩擦學研究所焦云龍副研究員和儀器與光電工程學院2019級博士研究生李傳宗。

  相關(guān)論文鏈接：

  https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.9b20223

  https://doi.org/10.1002/adfm.202100543 

  https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.langmuir.0c03330

  https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0040990