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  江南大學(xué)青年教師李文兵與哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松院士團(tuán)隊(duì)在《Small》期刊上發(fā)表了題為Application and development of shape memory micro/nano patterns的綜述文章，該綜述系統(tǒng)性地介紹了形狀記憶微/納米圖案的類別，對(duì)形狀記憶微/納米圖案的制備方法進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)其在各個(gè)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用進(jìn)行了歸納總結(jié)，最后提出了形狀記憶微/納米圖案的不足以及未來的發(fā)展方向。

圖1 形狀記憶微/納米圖案的分類、應(yīng)用和驅(qū)動(dòng)方法的總結(jié)

  形狀記憶微/納米圖案可以大致分為四種類型：微溝槽、微孔、微柱陣列、表面微褶皺等。圖2、3、4、5分別是不同的微/納米圖案分類。

  微溝槽是微/納米圖案中的一種重要圖案，在SMP膜表面形成微溝槽排列，在受到外界刺激情況下產(chǎn)生微觀形變，目前來說在微圖案上進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)可以探究表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)于細(xì)胞的影響作用，表面微/納米圖案的變化可以誘導(dǎo)細(xì)胞分化、改變黏附方向等，因此微圖案結(jié)構(gòu)可用于細(xì)胞研究。其中微溝槽由于其較大的接觸面積，以及在動(dòng)態(tài)變化過程中較大的形貌變化，有利于探究細(xì)胞在微圖案表面的變化，例如細(xì)胞與微形貌間的相互作用、細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)性等。此外，利用微溝槽的變化也可以用于探究其他物理性質(zhì)變化，如潤(rùn)濕性、光學(xué)性質(zhì)等。

圖2 形狀記憶微/納米溝槽圖案

  微柱陣列是微/納米圖案中應(yīng)用較廣泛的一類，通常由一類相同的圖案組成，例如高長(zhǎng)徑比的微柱、微正方體、微錐等，圖案的差異會(huì)導(dǎo)致表面性質(zhì)的不同，由于形狀記憶效應(yīng)，微柱陣列在表面潤(rùn)濕性的控制、細(xì)胞培養(yǎng)的動(dòng)態(tài)控制、可變換顏色的光學(xué)產(chǎn)品等方面表現(xiàn)出色。

圖3 形狀記憶微/納米柱陣列圖案

  形狀記憶微孔相較于其他形狀的微/納米圖案研究較少，主要用于細(xì)胞培養(yǎng)、可調(diào)潤(rùn)濕性和抗菌表面的研究。

圖4 形狀記憶微/納米孔圖案

  褶皺是一種自然界常見的現(xiàn)象，較柔軟的內(nèi)部組織支撐的相對(duì)較硬的皮膚在壓縮應(yīng)力下會(huì)形成褶皺，而在表面上起皺是由于施加橫向壓縮應(yīng)變或應(yīng)力形成的，SMP作為表面褶皺的基底擁有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

圖5 形狀記憶微/納米褶皺、裂紋圖案

  形狀記憶微/納米圖案通過形狀記憶聚合物和微/納米圖案技術(shù)結(jié)合，在表面形成了不同的表面微/納米結(jié)構(gòu)，制備方法也是不同的，主要有熱壓印光刻法、復(fù)制模刻法、自組裝以及其他方法（微注射成型、激光燒蝕、反應(yīng)離子蝕刻等方法）。圖6、7分別介紹了不同的制備方法。

圖6 形狀記憶微/納米圖案的制備方法：A、B熱壓印光刻法；C復(fù)制模刻法

圖7 形狀記憶微/納米圖案的制備方法：A、B微/納米褶皺圖像；C、D自組裝法

  形狀記憶微/納米圖案的應(yīng)用主要集中于智能膠粘劑、可調(diào)潤(rùn)濕性、微光學(xué)產(chǎn)品以及在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。圖8、9、10、11、12分別介紹了各種潛在的應(yīng)用。

圖8 形狀記憶微/納米圖案智能膠粘劑的潛在應(yīng)用：A、B智能可逆膠粘劑；C可轉(zhuǎn)移印刷

圖9 形狀記憶微/納米圖案超浸潤(rùn)表面的潛在應(yīng)用：A-E智能防冰表面；F-H液滴存儲(chǔ)

圖10 形狀記憶微/納米圖案微光學(xué)器件的潛在應(yīng)用：A-C可切換透明度表面；D-F動(dòng)態(tài)光柵、智能窗戶和光控電子設(shè)備

圖11 形狀記憶微/納米圖案生物醫(yī)學(xué)的潛在應(yīng)用：A智能抗菌表面；B、C用于細(xì)胞生長(zhǎng)的SMP微圖案；D微型機(jī)器人手臂上SMP微圖案的應(yīng)用

圖12 形狀記憶微/納米圖案其他的潛在應(yīng)用：A SMP微圖案用于構(gòu)建3D電路；B納米摩擦發(fā)電機(jī)；C超適應(yīng)性光子圖案皮膚

  江南大學(xué)青年教師李文兵為該論文的第一作者和通訊作者，哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉彥菊教授為該論文的共同通訊作者。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202105958