液滴在超疏水形状记忆微阵列表面上定向/非定向滚动的可逆调控
2020-11-13成中军刘宇艳
高等学校化学学报 2020年11期
关键词:方向
王 武,来 华,成中军,刘宇艳
(哈尔滨工业大学化工与化学学院,新能源转换与储存关键材料技术工业和信息化部重点实验室,哈尔滨150001)
液滴的定向运动具有较高的研究价值,在防污、自清洁和液滴操控等领域有着重要的应用前景[1~5].在自然界中,蝴蝶翅膀由于具有优异的液滴定向调控功能而引起了广泛关注[6~8].科学家们通过研究蝴蝶翅膀表面微结构发现,蝴蝶的翅膀表面上具有很多沿躯体中轴线径向方向(RO方向)有序排列的鳞片.当蝴蝶翅膀向RO方向倾斜时,液滴与翅膀表面的微结构的接触呈Cassie-Baxter状态,从而可以形成不连续的三相接触线(TCL)[9],使液滴可以自由滚动.当蝴蝶翅膀沿RO的反方向(anti-RO方向)倾斜时,液滴与表面微结构的接触呈Wenzel状态,产生连续的TCL,因而产生较强的钉扎作用,使得液滴被紧紧地固定在蝴蝶的微纳米鳞片上.仿照蝴蝶翅膀的微结构制备具有类似性能的超疏水表面在防雾和自清洁等领域具有重要应用[10].虽然人们对人造仿蝴蝶翅膀的材料进行了大量的研究,但大部分工作都是简单地模仿蝴蝶翅膀的液滴定向运输的特性,缺乏智能可调控性.因此,如何进一步提高其响应程度,获得具有液滴定向/非定向可逆调控特征的智能响应表面具有重要意义.
蝴蝶翅膀微观结构的排列对其浸润性的调控具有到非常重要的作用[11~13].因此,通过对表面微结构的调控有望实现对液滴定向功能的智能控制.在微结构的动态调控……
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