自然生物啟發(fā)的圖案化潤(rùn)濕差異表面近年來得到了長(zhǎng)足發(fā)展。通過精確控制表面的局部可潤(rùn)濕性，可實(shí)現(xiàn)可控潤(rùn)濕、各向異性潤(rùn)濕、定向粘附等獨(dú)特性能，在水汽凝結(jié)與收集、液體操控、熱管理、細(xì)胞培養(yǎng)、打印技術(shù)、生物傳感、光電制造等基礎(chǔ)研究和工業(yè)制造領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。
近年來，四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院環(huán)保型高分子材料國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室宋飛教授團(tuán)隊(duì)基于纖維素、大豆蛋白等生物質(zhì)材料，制備了系列具有特殊潤(rùn)濕性（疏水-超親水、疏水-超疏水、親水-超親水以及潤(rùn)滑-超親水）的功能材料（Chem. Eng. J. 2021, 422, 130119.; Chem. Eng. J. 2021, 421, 127793.; Chem. Eng. J. 2020, 383, 123168; ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 12373-12381; Chem. Eng. J. 2019, 369, 1040-1048; J. Colloid. Interf. Sci. 2019, 549, 123-132.; ACS Sustainable Chem. Eng. 2018, 6, 14679-14684; Chem. Eng. J. 2018, 352, 722-729.; Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1704956.）。但精確、復(fù)雜的圖案化表面的制備往往需依賴光刻、等離子體刻蝕、飛秒激光等手段，限制了圖案化潤(rùn)濕差異表面的發(fā)展與應(yīng)用。
受可降解高分子材料分解過程因化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致材料表面潤(rùn)濕性變化所啟發(fā)，四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院環(huán)保型高分子材料國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室的博士研究生馮蕊近期提出了一種可控限域化學(xué)刻蝕策略，可實(shí)現(xiàn)精確、復(fù)雜圖案化潤(rùn)濕差異表面的簡(jiǎn)單、快速制備。利用三醋酸纖維素在NaOH水溶液中的脫乙酰降解反應(yīng)，結(jié)合水滴模板法與噴墨打印技術(shù)，在三醋酸纖維素多孔表面成功實(shí)現(xiàn)差異化堿刻蝕，從而制備了具有本征潤(rùn)濕差異的圖案化表面。該方法操作簡(jiǎn)單易行、無需昂貴設(shè)備與耗材，可設(shè)計(jì)圖案種類豐富且精度較高。表面圖案區(qū)域與非圖案區(qū)域具有明顯潤(rùn)濕差異性，并且表面潤(rùn)濕性與微觀形貌可通過控制脫乙酰化程度實(shí)現(xiàn)調(diào)控，在響應(yīng)型信息存儲(chǔ)與加密、柔性電子器件的制備等領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。
圖1. 墨跡誘導(dǎo)堿水溶液差異化浸潤(rùn)實(shí)現(xiàn)圖案化刻蝕
圖2. 響應(yīng)型信息存儲(chǔ)與防偽應(yīng)用
圖3. 基于圖案化表面的潤(rùn)濕差異實(shí)現(xiàn)柔性電極自鋪展成形
該研究工作以“A Confined-Etching Strategy for Intrinsic Anisotropic Surface Wetting Patterning”為題發(fā)表于Nature Communications (Nat. Commun. 2022, 13, 3078)，并已獲授權(quán)發(fā)明專利ZL 202110570617.7。論文第一作者和通訊作者分別為博士研究生馮蕊和宋飛教授，該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金（重點(diǎn)項(xiàng)目，U21A2096）等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-30832-4
