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【AM宁波材料所建所20周年专刊】仿生滑移表面对液体操纵的研究进展
作者:,日期:2024-06-08

滑移表面源于自然界,是一类具有极低液体摩擦和粘附特性的特殊润湿性功能表面,其滑移特性主要由其表面精细的微纳结构与化学组成决定,在海洋减阻、防污、自清洁、防雾、防结冰、防腐、油水分离、集水、表面定向液体输送等多领域内具有广阔的应用前景。然而如何向自然学习并理解其背后的滑移机制,进而实现滑移表面的仿生制备,并改善其滑移稳定性与极端环境适应性,最终超越自然实现滑移表面的实际应用,仍然是一个巨大的挑战。

近年来,中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料重点实验室海洋环境材料团队曾志翔研究员和王刚副研究员一直致力于滑移表面的仿生设计制备及其在海洋减阻、防污等方面的应用研究(Adv. Mater. 2023, 35, 2211237; Chemical Engineering Journal, 2023, 45: 140704; Surface & Coatings Technology, 2021, 426: 127793; Journal of Hazardous Materials, 2021, 407: 124374; Physics of Fluids, 2020, 32: 084103)。近日,该团队受邀在国际知名期刊Advanced Materials上发表题为“Bioinspired Slippery Surfaces for Liquid Manipulation from Tiny Droplet to Bulk Fluid”的综述文章,系统总结了仿生滑移表面结构、组成与滑移特性间的关系及对小液滴与流场液体操控方面的研究进展(图1)。

文中,作者总结了自然界中典型的具有滑移表面的生物及其功能特性,从微观和宏观两个方面详细讨论了液体与固体表面间的相互作用及影响因素,并重点探讨了滑移特性背后的机理机制。基于滑移机理,作者归纳了近年来发展的三类仿生滑移表面的最新进展,包括滑移表面的材料、设计原理和制备方法,重点介绍了新兴应用,讨论了滑移表面目前面临的主要挑战和未来的发展前景。

宁波材料所海洋关键材料重点实验室王刚副研究员为论文第一作者,曾志翔研究员为论文的通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金(52375221、52105229)以及宁波市重点研发计划(2023Z102)等项目的支持。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202311489

图1 仿生滑移表面及其应用

(海洋关键材料重点实验室 王刚)