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  荷葉上滾動(dòng)的水珠是自然界對液體在固體表面滑動(dòng)這一現(xiàn)象最形象的闡釋。受此啟發(fā)，人們最初認(rèn)為接觸角（contact angle，CA）的大小表征了液滴在固體表面滑動(dòng)的難易程度，并且通過仿制荷葉表面的微納結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)具有超疏水性質(zhì)的粗糙結(jié)構(gòu)表面，從而實(shí)現(xiàn)液體在固體表面的滑動(dòng)。然而，兩個(gè)方面的實(shí)驗(yàn)事實(shí)凸顯出人們對固體表面滑液性質(zhì)(sliding fluids)認(rèn)識(shí)的局限性。其一、超疏水的粗糙結(jié)構(gòu)表面對于一些低表面能液體的排斥性不佳，未能呈現(xiàn)出對水那樣優(yōu)異的滑液性質(zhì)。其二、一些特殊的表面，即使液體的接觸角沒有達(dá)到超疏狀態(tài)（CA>150°），仍然呈現(xiàn)出優(yōu)異的滑液性質(zhì)。如近年來發(fā)展出的液態(tài)和類液態(tài)表面，無論被測試液體的表面張力以及接觸角大小，都呈現(xiàn)出了普適且優(yōu)異的滑液性質(zhì)。近日，加拿大女王大學(xué)劉國軍教授和日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所Atsushi Hozumi教授對具有滑液性質(zhì)的液態(tài)和類液態(tài)表面/涂層進(jìn)行了綜述，期待加深對液體在固體表面滑動(dòng)這一現(xiàn)象的認(rèn)知，同時(shí)為相關(guān)材料與技術(shù)的工程應(yīng)用提供借鑒與指導(dǎo)。

圖1. 液態(tài)與類液態(tài)表面/涂層分類。

  文章首先指出對于液態(tài)與類液態(tài)表面而言，接觸角遲滯(Contact angle hysteresis)或者滑動(dòng)角(minimum tilt angle for sliding liquid)比接觸角更適合用來描述液體在固體表面滑動(dòng)的難易程度，是認(rèn)識(shí)滑液性質(zhì)的重要參數(shù)。如圖1所示，文章從液態(tài)和類液態(tài)兩個(gè)大類對相關(guān)研究進(jìn)行了分類匯總，分別從單分子層、聚合物薄膜/聚合物刷、有機(jī)-無機(jī)雜化涂層/薄膜、光滑的液體灌注表面、有機(jī)凝膠、光滑表面支撐的液態(tài)層等六個(gè)方向綜述了相關(guān)表面/涂層的制備方法、動(dòng)態(tài)去潤濕性質(zhì)、滑液性質(zhì)的耐久性以及應(yīng)用導(dǎo)向的其他特性等。同時(shí)，還指出了液態(tài)與類液態(tài)表面/涂層目前需要克服的問題，如液態(tài)表面存在潤滑劑的損耗、部分類液態(tài)表面只適用于光滑平整基底等。文章最后強(qiáng)調(diào)了平衡滑液性質(zhì)及其耐久性、制備方法的便捷性、環(huán)保性是液態(tài)與類液態(tài)表面/涂層走向大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

  文章以題為“Liquid and liquid-like surfaces/coatings that readily slide fluids”發(fā)表在高分子領(lǐng)域著名綜述期刊Progress in Polymer Science上，通訊作者為女王大學(xué)劉國軍教授和日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所Atsushi Hozumi教授。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2021.101468