液(ye)滴無損轉(zhuan)移仿(fang)生(sheng)功能(neng)表(biao)面的設計與(yu)制(zhi)備(bei)

液(ye)滴的高效(xiao)抓取和無損釋放(fang)在(zai)醫學中的藥物(wu)融合(he)或靶(ba)向轉(zhuan)移、冷(leng)凝器表(biao)面或芯片(pian)實驗(yan)室(shi)熱耗(hao)散等(deng)領域有著(zhe)重(zhong)要(yao)的應(ying)用。目(mu)前，液(ye)滴轉(zhuan)移往往由(you)兩個具(ju)有不同(tong)粘(zhan)附性的表(biao)面去(qu)實現(xian)，即將液(ye)滴從低(di)粘(zhan)附浸潤(run)表(biao)面轉(zhuan)移至(zhi)高粘(zhan)附浸潤(run)表(biao)面，且(qie)液(ye)滴的無損、自由(you)釋(shi)放(fang)較(jiao)難(nan)實現(xian)。

最近，北(bei)京理(li)工(gong)大學(xue)*結(jie)構(gou)技(ji)術研(yan)究院(yuan)陳少(shao)華、劉明課題(ti)組設計(ji)並(bing)制(zhi)備(bei)了壹(yi)種(zhong)新型(xing)的多(duo)級微(wei)結(jie)構(gou)仿(fang)生(sheng)功能(neng)表(biao)面，可利(li)用同(tong)壹(yi)表(biao)面實現(xian)液(ye)滴的高效(xiao)抓取和無損釋放(fang)。該表(biao)面由(you)磁(ci)顆(ke)粒(li)填(tian)充(chong)的微尺(chi)度平(ping)板陣列(lie)結(jie)構(gou)組成，微(wei)平板尺(chi)寸(cun)為5mm×0.12mm×1mm，每(mei)個微(wei)平(ping)板左(zuo)右(you)兩側分(fen)別(bie)分(fen)布有尺(chi)寸(cun)為60μm×60μm×50μm的矩形(xing)凹槽(cao)陣列(lie)結(jie)構(gou)和(he)尺(chi)寸(cun)為0.1mm×0.05 mm×1mm的矩形(xing)條(tiao)帶陣列(lie)結(jie)構(gou)，如(ru)圖(tu)1所(suo)示。該研(yan)究首先(xian)使用精度為10μm的3D打印機（nanoArch S140，摩(mo)方精密）制備實驗(yan)模板，再(zai)結(jie)合倒(dao)模(mo)法制備出具有磁響應(ying)特(te)性的多(duo)級微(wei)結(jie)構(gou)陣列(lie)表(biao)面。

磁(ci)場(chang)作用下(xia)，操(cao)控(kong)微平板產生定(ding)量(liang)的彎(wan)曲大變(bian)形(xing)，使含矩形(xing)凹槽(cao)陣列(lie)的表(biao)面*暴露(lu)，其粘(zhan)附力(li)高達(da)252μN，接觸(chu)角為151º，呈(cheng)現(xian)類(lei)似(si)玫瑰花(hua)瓣的高粘(zhan)附浸潤(run)特(te)性，可有效(xiao)抓取體積較(jiao)大的液(ye)滴；旋轉(zhuan)磁場(chang)使其(qi)形(xing)變恢(hui)復，表(biao)面粘(zhan)附力(li)降(jiang)低(di)至(zhi)57μN，呈(cheng)現(xian)類(lei)似(si)荷葉(ye)的低(di)粘(zhan)附浸潤(run)特(te)性。進壹(yi)步對(dui)微(wei)平(ping)板陣列(lie)結(jie)構(gou)的幾(ji)何特(te)征參數(shu)進行(xing)優(you)化(hua)設計，結(jie)合表(biao)面在(zai)類玫(mei)瑰花(hua)瓣高(gao)粘(zhan)附狀(zhuang)態(tai)和(he)類(lei)荷葉(ye)低(di)粘(zhan)附狀(zhuang)態(tai)之(zhi)間自(zi)由(you)切(qie)換的特(te)性，可將此(ci)多(duo)級仿(fang)生表(biao)面有效(xiao)地作(zuo)為液(ye)滴無損轉(zhuan)移的“機械(xie)手(shou)”，液(ye)滴無損釋放(fang)及(ji)其轉(zhuan)移過(guo)程見(jian)圖(tu)2-3所示。

該成果(guo)以“Amechanical hand-like functional surface capable of effciently grasping andnon-destructively releasing droplets”為題(ti)發表(biao)在(zai)國(guo)際(ji)期刊Chemical Engineering Journal (IF = 13.273，中科院(yuan)工程技(ji)術類(lei)分(fen)區壹(yi)區)上(shang)。北(bei)京理(li)工(gong)大學(xue)*結(jie)構(gou)技(ji)術研(yan)究院(yuan)和機(ji)械(xie)與(yu)車(che)輛學(xue)院(yuan)博(bo)士(shi)後劉明為文章第(di)壹(yi)作者(zhe)，陳少(shao)華教授為通訊作者(zhe)，彭誌(zhi)龍教授、姚(yao)寅副(fu)教授和(he)博(bo)士(shi)研(yan)究生(sheng)李(li)程浩參與了該工作(zuo)，此(ci)工作(zuo)得到了國(guo)家(jia)自然(ran)科學(xue)基(ji)金(jin)（No..12032004, 11872114, 12102041）和(he)中國(guo)博(bo)士(shi)後科學基(ji)金(jin)（No. 2021M690401）的支持與(yu)資(zi)助(zhu)。