表面(mian)(mian)潤(run)濕特性是表面(mian)(mian)界(jie)面(mian)(mian)科(ke)學(xue)(xue)(xue)中的(de)重(zhong)要(yao)研究內容之(zhi)一。研究和(he)制備不同性質的(de)浸潤(run)性表面(mian)(mian),可加(jia)深(shen)對表面(mian)(mian)/界(jie)面(mian)(mian)物理的(de)理解(jie),增強各(ge)種材料表面(mian)(mian)的(de)功能(neng)性能(neng)以及擴(kuo)展(zhan)材料的(de)應用范圍(wei)。日(ri)前(qian),上(shang)海微系統所(suo)無線事業部(bu)與香港城市大(da)學(xue)(xue)(xue)、中國(guo)(guo)石油大(da)學(xue)(xue)(xue)(華東)、英國(guo)(guo)諾(nuo)森比亞大(da)學(xue)(xue)(xue)和(he)美國(guo)(guo)利哈伊大(da)學(xue)(xue)(xue)合作,在微納米(mi)仿生表面(mian)(mian)液體(ti)驅動領域取得突(tu)破(po)性進展(zhan)。
該研究提出并設計加工了一種無動力液體定向調控的功能表面結構,創造性地通過“疏與堵”有效結合的方式來管理液體的輸運方向,引入了拓撲流體二極管的概念,形成類似二極管單向導通效應:使用“Corner effect”疏導液體沿設計方向流動,同時結合“Reentrant effect”控制住液體的反方向運動,兩者之間完美結合而互不干擾,實現了長距離的液體自驅動傳輸。該研究揭示了這種微納功能表面結構的無動力液體定向調控的內在機理,實現了液體無動力、長距離、定向的輸運功能。
這種流(liu)體(ti)(ti)二(er)極管(guan)(guan)突(tu)破了(le)以(yi)往(wang)浸潤梯(ti)度(du)(du)驅動的(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)(shu)長度(du)(du)限制(zhi)和不對稱結構驅動的(de)(de)鋪展速度(du)(du)限制(zhi),極大(da)地(di)提(ti)高了(le)液(ye)(ye)體(ti)(ti)定(ding)向傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)(shu)的(de)(de)效率,并具有(you)廣泛的(de)(de)普(pu)遍性(xing)(xing)(xing)和穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),可(ke)以(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)(shu)性(xing)(xing)(xing)質各異的(de)(de)液(ye)(ye)體(ti)(ti)(低(di)表(biao)面(mian)能液(ye)(ye)體(ti)(ti)和高粘(zhan)性(xing)(xing)(xing)液(ye)(ye)體(ti)(ti)),可(ke)以(yi)沿(yan)著(zhu)不同路(lu)徑傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)(shu)液(ye)(ye)體(ti)(ti),可(ke)以(yi)克服(fu)重力(li)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)(shu)液(ye)(ye)體(ti)(ti),甚至可(ke)以(yi)克服(fu)溫度(du)(du)梯(ti)度(du)(du)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)(shu)。該流(liu)體(ti)(ti)二(er)極管(guan)(guan)如此優(you)越的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能使得其在水收集、液(ye)(ye)體(ti)(ti)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)(shu)、微(wei)流(liu)體(ti)(ti)、生(sheng)物醫藥、電(dian)子(zi)冷卻(que)等領域有(you)著(zhu)巨大(da)的(de)(de)應用前景(jing)。該研究為微(wei)納功能表(biao)面(mian)/界面(mian)的(de)(de)設計與制(zhi)造開辟了(le)新的(de)(de)理論方(fang)向和技術(shu)基(ji)礎。


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