第一作者：董仕練、張曉蕾
通訊作者：肖湘衡、楊士寬
通訊單位：武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院
研究亮點：
通過受彈尾蟲表皮微凸結(jié)構(gòu)啟發(fā)構(gòu)筑具有超疏水和超疏油特性的納米陣列，并成功應(yīng)用于多種領(lǐng)域。
高精度的納米級仿生結(jié)構(gòu)的制備挑戰(zhàn)
自然界中存在著無處不在的驚喜，受動植物微觀結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，研究人員已經(jīng)設(shè)計了多種具有奇特物理性質(zhì)的有序微納結(jié)構(gòu)，要想實現(xiàn)高精度的納米級仿生結(jié)構(gòu)制備存在著一定的挑戰(zhàn)性。
彈尾蟲是一種依靠皮膚進行呼吸的節(jié)肢類昆蟲，喜愛生活在陰暗潮濕的環(huán)境中，為了避免被潮濕環(huán)境中的液體浸潤其表面導(dǎo)致窒息死亡，彈尾蟲在長期的進化過程中其表皮逐漸形成了一種特殊的懸浮式納米內(nèi)凹結(jié)構(gòu)，這種內(nèi)凹結(jié)構(gòu)使彈尾蟲的表皮具有優(yōu)異的液滴排斥性。
成果簡介
受此啟發(fā)，武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院肖湘衡教授與浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院楊士寬教授合作，在近期工作中以廉價的單層密排聚苯乙烯（PS）膠體球陣列取代昂貴的商業(yè)光刻掩模板，結(jié)合膠體球刻蝕法與反應(yīng)離子刻蝕法，最終成功構(gòu)筑得到一種高精度、低成本、具有超雙疏性能的仿彈尾蟲表皮納米陣列，并在多種領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
圖1. Small封面。
要點1：仿生納米陣列的制備
研究人員首先利用廉價的單層PS膠體球模板為基礎(chǔ)制得孔徑和間隙可控的金多孔陣列，并以納米級的金多孔陣列取代目前刻蝕工藝中常使用的昂貴商業(yè)掩模板，獲得了比商業(yè)光刻掩模板的精度（一般只能進行微米級結(jié)構(gòu)制備）更高，且形貌更易控的仿生納米陣列；
圖2. 受彈尾蟲表皮微凸結(jié)構(gòu)啟發(fā)的仿生納米陣列設(shè)計。
要點2：彈尾蟲表皮納米陣列的超雙疏性能
具有類似于彈尾蟲表皮結(jié)構(gòu)的仿生有序微納結(jié)構(gòu)同時具有超疏水和超疏油特性，水和乙二醇液滴在仿生陣列表面的靜態(tài)接觸角分別高達156°和153°，當(dāng)水滴與仿生有序微納結(jié)構(gòu)動態(tài)接觸時不會出現(xiàn)黏附；且水滴能在仿生陣列基底表面發(fā)生完美的彈跳（單個液滴）和自彈跳（兩個液滴）；
要點3：仿生納米陣列的多領(lǐng)域應(yīng)用
仿生納米陣列的這種靜態(tài)和動態(tài)疏液性能使其可以成功應(yīng)用于抗霧化、減弱“咖啡環(huán)效應(yīng)”的SERS檢測、高溫液滴測試下的防污等領(lǐng)域；
小結(jié)
本文提出了一種廉價的納米級有序結(jié)構(gòu)制備工藝，獲得了與彈尾蟲表皮形貌和尺寸都相似的超雙疏仿生納米陣列，且在多種領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景，更重要的是這種微納結(jié)構(gòu)制備方法為需要精確調(diào)控微觀形貌的特殊浸潤性表面構(gòu)筑提供了全新的設(shè)計思路。相關(guān)工作（Small, 2020, 16(19), 202000779）近期以封面形式發(fā)表在Small上，武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士董仕練和張曉蕾為論文的共同第一作者。
參考文獻
Shilian Dong, et al. Springtail-inspired superamphiphobic ordered nanohoodoo arrays with quasi-doubly reentrant structures. Small, 2020, 16(19), 202000779.
DOI: 10.1002/smll.202000779
https://doi.org/10.1002/smll.202000779
