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  近年來，超浸潤材料表面液滴的運動性能受到研究人員廣泛關注。目前有關液滴運動性能的研究主要集中在三個方面，液滴的垂直運動（包括冷凝微滴自下而上的自驅離以及液滴自上而下的撞擊）、液滴的水平運輸（包括液滴在一維、二維或者三維表面的運輸）、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），三方面的研究對于材料表面的強化傳熱、防污自清潔、疏冰抗結冰、霧水收集和油水分離等能源與環境應用領域具有重要意義。

  近年來，福州大學石油化工學院、蘇州大學現代絲綢國家工程實驗室賴躍坤教授團隊致力在超浸潤材料表面液滴運動性能研究 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，現福州大學石油化工學院賴躍坤教授結合自己的研究工作與新加坡南洋理工大學Chen Zhong教授，以及賓夕法尼亞大學Yang Shu教授合作系統總結了近年來特殊浸潤性表面液滴運動性能在能源與環境方面的研究進展，該工作論文以“Liquid mobility on superwettable surfaces for applications in energy and the environment”為題發表在《Journal Materials of Chemistry A》2019年第一期上。論文的第一作者為蘇州大學2016級博士研究生張松楠同學和福州大學黃劍瑩副教授，通訊作者為福州大學賴躍坤教授。

  該論文首先回顧了浸潤性理論研究的發展歷程，總結并歸納了Young, Wenzel, Cassie, Rosano等經典理論模型的特點，結合近十幾年來仿生浸潤性相關理論研究，重點解釋了蜘蛛絲、仙人掌刺、豬籠草、蝴蝶、甲殼蟲等具有特殊結構表面液滴運動性能的特點及相關機理。

  隨后，文章對現如今超浸潤材料表面液滴運動性能的研究進行了詳細的分類和闡述，將現有研究成果分為垂直運動、水平運輸和界面滲透三方面，詳細分析了各個研究方面液滴運動性能的影響因素。垂直運動方面，現有研究主要包括了冷凝液滴自下而上的自驅離運動和液滴自上而下的撞擊行為。有關冷凝液滴自驅離運動的研究，材料表面的結構、粗糙度、浸潤性以及超疏水的持久性對于強化液滴的自驅離行為至關重要。有關液滴撞擊行為，研究認為其主要經歷液滴撞擊鋪展和反沖回彈兩個階段，其中如何控制并縮短液滴與基底的接觸時間，需要合理調控材料表面的結構、粗糙度以及浸潤性。而對于高溫基底，材料表面氣墊的產生以及材料的不同取向性對于研究其表面傳熱性能優良意義深遠。水平運輸方面，文章主要介紹了不同維度材料液滴的運輸性能。對于不同維度材料表面來講，如何制備具有結構梯度，浸潤梯度、化學梯度的材料，對于強化材料表面液滴的運輸行為至關重要。界面滲透方面，文章重點介紹了油水選擇性滲透以及單一的水滲透。有關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，應激浸潤性響應等材料的研究，而對于不同密度的油與水進行選擇性滲透時，需要綜合運用不同的浸潤性材料進行結合。有關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，進而提高水滴的滲透速率。

  垂直運動、水平運輸和界面滲透，三方面的研究對于材料的傳熱強化，防污自清潔，抗結冰，霧水收集，油水分離具有重要的研究意義，因此，文末詳細介紹了這三方面的研究內容對于能源環境領域的應用意義，并討論了現如今所存在的問題及有關未來的研究展望。

  上述工作得到了國家自然科學基金、福建閩江學者特聘教授計劃項目、江蘇省高等教育研究機構優勢學科項目、江蘇省研究生科研與實踐創新計劃項目的資助，同時張松楠感謝國家留學基金委的財政資助。

  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