現(xiàn)代社會(huì)的工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，液體殘留、污染和流動(dòng)不暢是隨處可見(jiàn)的問(wèn)題，例如衣服沾了油污難以洗凈，醫(yī)院里大量使用一次性容器來(lái)避免液體樣品的污染，諸如此類(lèi)的問(wèn)題都指向了一個(gè)普遍而重大的挑戰(zhàn)：開(kāi)發(fā)特殊表面，使得各種液體包括高表面能的水溶液和較低表面能的液體（通稱為油）都能極少殘留及吸附，并且易于流動(dòng)�？茖W(xué)家們借鑒了荷葉等自然界中的自清潔效應(yīng)，開(kāi)發(fā)了多種“超疏水表面”，但一般只適用于高表面能的水溶液，而對(duì)于種類(lèi)繁多的低表面能液體卻無(wú)能為力。為開(kāi)發(fā)適用于任何液體的 “超疏液”表面，需要特殊的倒懸微納米結(jié)構(gòu)，但其制備仍受限于重要瓶頸，包括工藝和材料互相耦合，僅可在少數(shù)材料上才能制備微納倒懸結(jié)構(gòu)，而且微納倒懸結(jié)構(gòu)的可控制備困難，如果采用化學(xué)方法難以精細(xì)控制結(jié)構(gòu)，重復(fù)性差，而微納加工十分可控但需要昂貴的設(shè)備。
中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫(yī)學(xué)與健康工程研究所副研究員吳天準(zhǔn)領(lǐng)導(dǎo)的課題組在超疏液表面設(shè)計(jì)、加工和應(yīng)用研究有多年的研究積累，在此基礎(chǔ)上提出了一種新穎簡(jiǎn)便的低成本、高性能制備方法“軟復(fù)制工藝”，突破了上述兩個(gè)重要瓶頸。題為Engineering superlyophobic surfaces on curable materials based on facile and inexpensive microfabrication 的研究成果在國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助下，近期發(fā)表在材料和化學(xué)領(lǐng)域期刊Journal of Materials Chemistry A上。
吳天準(zhǔn)課題組先在Si或是光刻膠基底上采用微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）工藝加工出規(guī)則、精確的“T”型微結(jié)構(gòu)，然后澆注彈性體材料如聚二甲基硅氧烷（PDMS），得到倒“T”型結(jié)構(gòu)的PDMS軟印章，將多種可固化材料制成溶液澆筑到PDMS印章上并脫模，最后在成型的T型微結(jié)構(gòu)上做低表面能修飾，就可以得到性能優(yōu)異的超疏液表面。由于“T”型微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定耐用，而PDMS印章便于脫模且可反復(fù)使用（不少于100次），因此1個(gè)微結(jié)構(gòu)便可復(fù)制出100*100即1萬(wàn)個(gè)相同結(jié)構(gòu)、成本低廉的子模板，從而保證了性能可靠，并大幅稀釋了微加工成本。其典型接觸角對(duì)水和十六烷均高于150度，接觸角滯后低于15度，在經(jīng)過(guò)10*10次轉(zhuǎn)印到PDMS、玻璃樹(shù)脂、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等可固化材料后，所獲得的超疏液表面均與母版性能相當(dāng)。同時(shí)，此方法也賦予了超疏液表面更多材質(zhì)特性，如柔性、透明、生物兼容性等。
上述方法將為超疏液表面的低成本、高通量、大面積的制備提供重要思路和關(guān)鍵技術(shù)，從而為超疏液表面應(yīng)用于生產(chǎn)生活的自清潔用途，應(yīng)對(duì)各種液體吸附、流動(dòng)等普遍問(wèn)題提供嶄新的材料解決方案。
超疏液表面的原理及軟復(fù)制工藝示意圖
軟復(fù)制后的Si基(a)及光刻膠基(b)子模板及柔性透明超疏液效果（c）
