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  近年來(lái)，超浸潤(rùn)材料表面液滴的運(yùn)動(dòng)性能受到研究人員廣泛關(guān)注。目前有關(guān)液滴運(yùn)動(dòng)性能的研究主要集中在三個(gè)方面，液滴的垂直運(yùn)動(dòng)（包括冷凝微滴自下而上的自驅(qū)離以及液滴自上而下的撞擊）、液滴的水平運(yùn)輸（包括液滴在一維、二維或者三維表面的運(yùn)輸）、液滴的界面滲透（包括油水選擇性滲透以及單一的水滴滲透），三方面的研究對(duì)于材料表面的強(qiáng)化傳熱、防污自清潔、疏冰抗結(jié)冰、霧水收集和油水分離等能源與環(huán)境應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。

  近年來(lái)，福州大學(xué)石油化工學(xué)院、蘇州大學(xué)現(xiàn)代絲綢國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室賴躍坤教授團(tuán)隊(duì)致力在超浸潤(rùn)材料表面液滴運(yùn)動(dòng)性能研究 Adv. Mater. 2009, 21(37), 3799-3803; Adv. Mater. 2013, 25(12), 1682-1686; Adv. Funct. Mater. 2018, 28(19), 1707415; Small 2017, 13(4), 1600687; Small 2016, 12(16), 2203-2224; J. Mater. Chem. A 2016, 4(31), 12179-12187; J. Mater. Chem. A 2015, 3(6), 2825-2832; Nanoscale Horiz. 2018, 3(3), 235-260. 

  近日，現(xiàn)福州大學(xué)石油化工學(xué)院賴躍坤教授結(jié)合自己的研究工作與新加坡南洋理工大學(xué)Chen Zhong教授，以及賓夕法尼亞大學(xué)Yang Shu教授合作系統(tǒng)總結(jié)了近年來(lái)特殊浸潤(rùn)性表面液滴運(yùn)動(dòng)性能在能源與環(huán)境方面的研究進(jìn)展，該工作論文以“Liquid mobility on superwettable surfaces for applications in energy and the environment”為題發(fā)表在《Journal Materials of Chemistry A》2019年第一期上。論文的第一作者為蘇州大學(xué)2016級(jí)博士研究生張松楠同學(xué)和福州大學(xué)黃劍瑩副教授，通訊作者為福州大學(xué)賴躍坤教授。

  該論文首先回顧了浸潤(rùn)性理論研究的發(fā)展歷程，總結(jié)并歸納了Young, Wenzel, Cassie, Rosano等經(jīng)典理論模型的特點(diǎn)，結(jié)合近十幾年來(lái)仿生浸潤(rùn)性相關(guān)理論研究，重點(diǎn)解釋了蜘蛛絲、仙人掌刺、豬籠草、蝴蝶、甲殼蟲等具有特殊結(jié)構(gòu)表面液滴運(yùn)動(dòng)性能的特點(diǎn)及相關(guān)機(jī)理。

  隨后，文章對(duì)現(xiàn)如今超浸潤(rùn)材料表面液滴運(yùn)動(dòng)性能的研究進(jìn)行了詳細(xì)的分類和闡述，將現(xiàn)有研究成果分為垂直運(yùn)動(dòng)、水平運(yùn)輸和界面滲透三方面，詳細(xì)分析了各個(gè)研究方面液滴運(yùn)動(dòng)性能的影響因素。垂直運(yùn)動(dòng)方面，現(xiàn)有研究主要包括了冷凝液滴自下而上的自驅(qū)離運(yùn)動(dòng)和液滴自上而下的撞擊行為。有關(guān)冷凝液滴自驅(qū)離運(yùn)動(dòng)的研究，材料表面的結(jié)構(gòu)、粗糙度、浸潤(rùn)性以及超疏水的持久性對(duì)于強(qiáng)化液滴的自驅(qū)離行為至關(guān)重要。有關(guān)液滴撞擊行為，研究認(rèn)為其主要經(jīng)歷液滴撞擊鋪展和反沖回彈兩個(gè)階段，其中如何控制并縮短液滴與基底的接觸時(shí)間，需要合理調(diào)控材料表面的結(jié)構(gòu)、粗糙度以及浸潤(rùn)性。而對(duì)于高溫基底，材料表面氣墊的產(chǎn)生以及材料的不同取向性對(duì)于研究其表面?zhèn)鳠嵝阅軆?yōu)良意義深遠(yuǎn)。水平運(yùn)輸方面，文章主要介紹了不同維度材料液滴的運(yùn)輸性能。對(duì)于不同維度材料表面來(lái)講，如何制備具有結(jié)構(gòu)梯度，浸潤(rùn)梯度、化學(xué)梯度的材料，對(duì)于強(qiáng)化材料表面液滴的運(yùn)輸行為至關(guān)重要。界面滲透方面，文章重點(diǎn)介紹了油水選擇性滲透以及單一的水滲透。有關(guān)油水選擇性滲透行為的研究，目前主要聚焦于超疏水超親油，超親水超疏油，超親水水下疏油，應(yīng)激浸潤(rùn)性響應(yīng)等材料的研究，而對(duì)于不同密度的油與水進(jìn)行選擇性滲透時(shí)，需要綜合運(yùn)用不同的浸潤(rùn)性材料進(jìn)行結(jié)合。有關(guān)單一的水滲透行為的研究，需要充分利用不同材料的不同滲透性制備Janus材料，進(jìn)而提高水滴的滲透速率。

  垂直運(yùn)動(dòng)、水平運(yùn)輸和界面滲透，三方面的研究對(duì)于材料的傳熱強(qiáng)化，防污自清潔，抗結(jié)冰，霧水收集，油水分離具有重要的研究意義，因此，文末詳細(xì)介紹了這三方面的研究?jī)?nèi)容對(duì)于能源環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用意義，并討論了現(xiàn)如今所存在的問(wèn)題及有關(guān)未來(lái)的研究展望。

  上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、福建閩江學(xué)者特聘教授計(jì)劃項(xiàng)目、江蘇省高等教育研究機(jī)構(gòu)優(yōu)勢(shì)學(xué)科項(xiàng)目、江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目的資助，同時(shí)張松楠感謝國(guó)家留學(xué)基金委的財(cái)政資助。

  論文鏈接：

  Journal of Materials Chemistry A, 2019, 7(1), 38-63. 

  DOI: 10.1039/c8ta09403a

  https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/ta/c8ta09403a