自然界中，許多動(dòng)植物具有超疏水性能。荷葉出淤泥而不染，其在各個(gè)方向上具有很高的接觸角和很低的滾動(dòng)角，稱其為各向同性。此外，水稻葉表面也具有超疏水性能，但在其表面水滴更容易沿著邊緣方向滾動(dòng)，呈現(xiàn)各向異性。這種表面浸潤(rùn)性的差異是兩者表面不同的特殊微觀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的。近年來(lái)，研究者們通過(guò)控制表面的微觀結(jié)構(gòu)制備了各種各樣的浸潤(rùn)性各向同性和各向異性表面。然而，實(shí)現(xiàn)各向同性/各向異性浸潤(rùn)性可轉(zhuǎn)換的表面卻未見(jiàn)報(bào)道。

近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉宇艷教授和成中軍副研究員等人合作報(bào)道了一種特殊的動(dòng)態(tài)微結(jié)構(gòu)表面，首次實(shí)現(xiàn)了表面潤(rùn)潤(rùn)性的各向同性/各向異性的可轉(zhuǎn)變性。以形狀記憶環(huán)氧樹(shù)脂為原材料，通過(guò)模板法制備形狀記憶環(huán)氧樹(shù)脂微陣列。利用環(huán)氧樹(shù)脂的形狀記憶性能，控制表面的微納結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)可逆變化。由于材料表面的浸潤(rùn)性受微觀結(jié)構(gòu)影響，結(jié)構(gòu)的改變使浸潤(rùn)性也隨之變化。使用微溝槽模板控制環(huán)氧樹(shù)脂微陣列表面的微納結(jié)構(gòu)，可在同一環(huán)氧樹(shù)脂微陣列表面實(shí)現(xiàn)各向同性，不同方向的各向異性的可逆轉(zhuǎn)化（圖1）。

圖1. 表面荷葉狀結(jié)構(gòu)-水稻葉狀結(jié)構(gòu)變化示意圖

基于上述可逆的各向同性/各向異性的浸潤(rùn)性轉(zhuǎn)換，該課題組使用微溝槽模板改變環(huán)氧樹(shù)脂微陣列表面的形貌，使表面呈現(xiàn)具有控制液滴方向的液滴導(dǎo)流槽，利用環(huán)氧樹(shù)脂的形狀記憶性能，使這種液滴導(dǎo)流槽可以被擦去并重新寫入,實(shí)現(xiàn)可擦寫微液滴運(yùn)輸芯片的功能 (圖2)。

圖2. 可重復(fù)寫入的表面用于可控液滴運(yùn)輸

該研究成果發(fā)表在Advanced Functional Materials。

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http://onlinelibrary./doi/10.1002/adfm.201705002/full

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