液滴的高效抓取和無(wú)損釋放在醫學(xué)中的藥物融合或靶向轉移、冷凝器表面或芯片實(shí)驗室熱耗散等領(lǐng)域有著(zhù)重要的應用。目前，液滴轉移往往由兩個(gè)具有不同粘附性的表面去實(shí)現，即將液滴從低粘附浸潤表面轉移至高粘附浸潤表面，且液滴的無(wú)損、自由釋放較難實(shí)現。

最近，北京理工大學(xué)*結構技術(shù)研究院陳少華、劉明課題組設計并制備了一種新型的多級微結構仿生功能表面，可利用同一表面實(shí)現液滴的高效抓取和無(wú)損釋放。該表面由磁顆粒填充的微尺度平板陣列結構組成，微平板尺寸為5mm×0.12mm×1mm，每個(gè)微平板左右兩側分別分布有尺寸為60μm×60μm×50μm的矩形凹槽陣列結構和尺寸為0.1mm×0.05 mm×1mm的矩形條帶陣列結構，如圖1所示。該研究首先使用精度為10μm的3D打印機（nanoArch S140，摩方精密）制備實(shí)驗模板，再結合倒模法制備出具有磁響應特性的多級微結構陣列表面。

圖1 微平板陣列功能表面的 (a)結構示意圖及其(b)實(shí)驗制備簡(jiǎn)圖

磁場(chǎng)作用下，操控微平板產(chǎn)生定量的彎曲大變形，使含矩形凹槽陣列的表面*暴露，其粘附力高達252μN，接觸角為151º，呈現類(lèi)似玫瑰花瓣的高粘附浸潤特性，可有效抓取體積較大的液滴；旋轉磁場(chǎng)使其形變恢復，表面粘附力降低至57μN，呈現類(lèi)似荷葉的低粘附浸潤特性。進(jìn)一步對微平板陣列結構的幾何特征參數進(jìn)行優(yōu)化設計，結合表面在類(lèi)玫瑰花瓣高粘附狀態(tài)和類(lèi)荷葉低粘附狀態(tài)之間自由切換的特性，可將此多級仿生表面有效地作為液滴無(wú)損轉移的“機械手”，液滴無(wú)損釋放及其轉移過(guò)程見(jiàn)圖2-3所示。

圖2液滴的無(wú)損、自由釋放行為

圖3 液滴無(wú)損轉移過(guò)程

該成果以“Amechanical hand-like functional surface capable of effciently grasping andnon-destructively releasing droplets”為題發(fā)表在國際期刊Chemical Engineering Journal (IF = 13.273，中科院工程技術(shù)類(lèi)分區一區)上。北京理工大學(xué)*結構技術(shù)研究院和機械與車(chē)輛學(xué)院博士后劉明為文章第一作者，陳少華教授為通訊作者，彭志龍教授、姚寅副教授和博士研究生李程浩參與了該工作，此工作得到了國家自然科學(xué)基金（No..12032004, 11872114, 12102041）和中國博士后科學(xué)基金（No. 2021M690401）的支持與資助。

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