北(bei)理工(gong)：液(ye)滴(di)無損轉(zhuan)移仿生(sheng)功(gong)能表面的設(she)計(ji)與(yu)制(zhi)備(bei)

液(ye)滴(di)的高(gao)效抓(zhua)取(qu)和無損釋(shi)放(fang)在(zai)醫(yi)學(xue)中(zhong)的藥(yao)物(wu)融(rong)合(he)或靶向轉(zhuan)移、冷凝(ning)器(qi)表(biao)面或芯(xin)片實(shi)驗(yan)室熱(re)耗(hao)散(san)等(deng)領域有著重要(yao)的應(ying)用。目前(qian)，液滴(di)轉(zhuan)移往往(wang)由兩個具有(you)不(bu)同(tong)粘附(fu)性(xing)的表(biao)面去(qu)實現，即將(jiang)液滴(di)從低粘附(fu)浸潤(run)表面轉(zhuan)移至高(gao)粘附(fu)浸潤(run)表面，且(qie)液滴(di)的無損、自(zi)由釋放較(jiao)難實(shi)現。

最(zui)近(jin)，北京(jing)理工(gong)大(da)學(xue)*結構技(ji)術(shu)研究院(yuan)陳(chen)少華、劉(liu)明(ming)課題組設(she)計(ji)並(bing)制(zhi)備(bei)了壹種新(xin)型的多(duo)級(ji)微結構仿生(sheng)功(gong)能表面，可(ke)利(li)用同(tong)壹表(biao)面實(shi)現液滴(di)的高(gao)效抓(zhua)取(qu)和無損釋(shi)放(fang)。該表(biao)面由磁顆粒(li)填充的微(wei)尺(chi)度平(ping)板陣(zhen)列結構組成(cheng)，微(wei)平板(ban)尺(chi)寸(cun)為(wei)5mm×0.12mm×1mm，每(mei)個微平(ping)板(ban)左右(you)兩側(ce)分(fen)別(bie)分(fen)布(bu)有(you)尺(chi)寸(cun)為(wei)60μm×60μm×50μm的矩形凹(ao)槽(cao)陣(zhen)列結構和尺(chi)寸(cun)為(wei)0.1mm×0.05 mm×1mm的矩形條(tiao)帶(dai)陣(zhen)列結構，如(ru)圖1所(suo)示(shi)。該研究首先使(shi)用(yong)精(jing)度為(wei)10μm的3D打(da)印機（nanoArch S140，摩(mo)方(fang)精(jing)密(mi)）制(zhi)備(bei)實(shi)驗(yan)模板，再結合倒(dao)模法制(zhi)備(bei)出(chu)具(ju)有磁(ci)響(xiang)應(ying)特性的多(duo)級(ji)微結構陣(zhen)列表(biao)面。

磁(ci)場(chang)作用(yong)下，操(cao)控微平板(ban)產生(sheng)定量的彎(wan)曲大(da)變(bian)形，使(shi)含(han)矩形凹(ao)槽(cao)陣(zhen)列的表(biao)面完(wan).全暴露(lu)，其粘(zhan)附力(li)高(gao)達252μN，接(jie)觸(chu)角為(wei)151º，呈現類似玫瑰花(hua)瓣(ban)的高(gao)粘附(fu)浸潤(run)特性，可(ke)有效抓(zhua)取體積(ji)較(jiao)大的液(ye)滴(di)；旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)使其形變(bian)恢(hui)復(fu)，表面粘(zhan)附力(li)降(jiang)低至57μN，呈現類似荷(he)葉(ye)的低粘附(fu)浸潤(run)特性。進(jin)壹(yi)步對微平(ping)板(ban)陣(zhen)列結構的幾(ji)何(he)特征(zheng)參數(shu)進行(xing)優(you)化(hua)設(she)計(ji)，結合表(biao)面在(zai)類(lei)玫瑰花(hua)瓣(ban)高(gao)粘附(fu)狀(zhuang)態和類荷(he)葉(ye)低粘附(fu)狀(zhuang)態之(zhi)間自(zi)由切(qie)換(huan)的特性，可(ke)將(jiang)此多(duo)級仿生(sheng)表(biao)面有(you)效地(di)作(zuo)為液(ye)滴(di)無損轉(zhuan)移的“機械(xie)手(shou)"，液(ye)滴(di)無損釋(shi)放(fang)及(ji)其轉(zhuan)移過(guo)程(cheng)見(jian)圖(tu)2-3所(suo)示(shi)。

該(gai)成(cheng)果以(yi)“Amechanical hand-like functional surface capable of effciently grasping andnon-destructively releasing droplets"為(wei)題發表在(zai)國際頂(ding)級(ji)期(qi)刊(kan)Chemical Engineering Journal (IF = 13.273，中(zhong)科院(yuan)工(gong)程(cheng)技(ji)術(shu)類分(fen)區(qu)壹(yi)區)上(shang)。北(bei)京(jing)理工(gong)大(da)學(xue)*結構技(ji)術(shu)研究院(yuan)和機械(xie)與車輛學(xue)院(yuan)博(bo)士後劉明(ming)為(wei)文(wen)章(zhang)第壹作(zuo)者(zhe)，陳少華教(jiao)授(shou)為(wei)通訊(xun)作(zuo)者(zhe)，彭誌龍教授(shou)、姚(yao)寅(yin)副(fu)教(jiao)授(shou)和博士(shi)研究生(sheng)李程(cheng)浩(hao)參(can)與了該工(gong)作(zuo)，此(ci)工(gong)作(zuo)得到(dao)了國家(jia)自(zi)然科學(xue)基(ji)金和中國博士(shi)後科學(xue)基(ji)金（No. 2021M690401）的支持與資助。