中科院深圳先進院杜學敏/港城大王鉆開《Sci. Adv.》：光誘導帶電潤滑表面
2022-07-09 來源：高分子科技
表面無處不在，其為生命物質和非生命物質的質量與能量交換提供了獨特的界面。過去十多年，作為兩種典型的界面材料——潤滑表面與超疏表面，在自清潔、液滴冷凝、防冰與防污等領域取得重大進展。與超疏表面不同的是，潤滑表面通過潤滑層的設計以取代超疏表面的微氣孔，便引入如自愈合、防冰、防揮發等新功能。然而，潤滑層的引入也同樣帶來新的問題：一方面，潤滑層的存在會導致固體表面的結構梯度或電荷梯度被屏蔽，使得通過表面梯度操控液體面臨挑戰；另一方面，潤滑層的存在也使得通過外場主動操控液體變得困難。這些問題極大制約了潤滑表面的液滴操控及其實際應用。
7月9日，中國科學院深圳先進技術研究院杜學敏研究員團隊與香港城市大學王鉆開教授團隊合作，構建了一種基于智能高分子材料的新型潤滑表面——LICS（light-induced charged slippery surface），通過智能高分子材料的光熱誘導表面電荷高效、持續、穩定再生能力，能有效消除潤滑層對表面電荷的屏蔽效應，實現液滴高速、長距離、反重力、簡單液體到復雜液體、單個到多個液滴、微觀到宏觀尺度液滴、平面到曲面基底、開放到封閉體系的精準操控，同時還可實現封閉體系下凝血檢測、原位細胞刺激與細胞響應監測等生物應用。
與傳統潤滑表面不同的是，LICS由三種核心元素組成：具有優異光熱效應的液態金屬顆粒（LMPs），和具有獨特鐵電效應的聚偏氟乙烯-三氟乙烯（P(VDF-TrFE)）聚合物——兩者協同能將光熱轉變為表面電荷，及用于鎖住潤滑層的噴涂有疏水二氧化硅納米顆粒的微錐陣列結構。研究發現，不同種類液體如水、乙二醇、聚苯乙烯乳液、血液等在其表面均有較小的接觸角滯后（< 2°）；在移動的近紅外光照射下（808 nm），LICS實現液滴高速（平均速度：18.5 mm/s）、長距離、反重力運動。
圖1. LICS設計。
圖2. LICS電荷再生。
圖3. LICS在開放體系下的液滴操控。
圖4. LICS在封閉體系下的生物應用。
原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abp9369
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（責任編輯：xu）
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