本文摘要：近日，天津大學機械學院青年教師陳發澤以第一作者身份在國際頂級期刊《Chemical Society Reviews》(影響因子60.615，一區Top期刊)上發表題為《Robustand Durable Liquid-Repellent Surfaces》的綜述論文，并被遴選為當期正封面(FrontCover)論文。論文綜述了近年來堅固
近日，天津大學機械學院青年教師陳發澤以第一作者身份在國際頂級期刊《Chemical Society Reviews》(影響因子60.615，一區Top期刊)上發表題為《Robustand Durable Liquid-Repellent Surfaces》的綜述論文，并被遴選為當期正封面(FrontCover)論文。論文綜述了近年來堅固耐久型斥液表面的研究現狀，全文共108頁，近7.3萬字，參考文獻750余篇。
受荷葉上表面(超疏水表面)、彈尾蟲表皮(超疏油表面)、魚鱗(水下超疏油表面)、豬籠草(液體灌注超滑表面)等生物啟發的斥液表面在防水、自清潔、抗結冰、防腐蝕、流體操控、生物醫學等方面展現出巨大的應用前景，因而受到了仿生制造、微納加工、表面工程、界面化學、微流控等領域學者的廣泛關注。然而，大多數斥液表面的耐久性較差，在現實環境中容易被破壞而失去斥液性，大大限制了其實際應用的發展和推廣。近十年來，國內外科研人員針對斥液表面的耐久性開展了大量研究工作并取得了多項突破性成果。陳發澤及其合作者基于近年來的研究成果，結合其他團隊的已發表論文，對堅固耐久型斥液表面的研究進展進行了詳細回顧。
潤濕涉及液體在固體(或液體)表面的鋪展以及在三相界面處形成接觸角的過程，潤濕性可以用經典的Young模型、Wenzel模型、Cassie模型描述。潤濕性的常用表征方法包括接觸角、接觸角滯后、滾動/滑動角、粘附力等。斥液表面指難以被液體潤濕且液滴在其上容易滾落或滑落的表面，主要包括超疏水表面、超疏油表面和超滑表面。超疏水和超疏油表面的斥液性依賴于表面微納粗糙結構中的空氣層，而超滑表面則借助表面微納結構中灌注的潤滑油層實現斥液性。斥液表面的耐久性主要包括熱力學耐久性、機械耐久性和化學耐久性。
熱力學耐久性主要指斥液表面空氣層或潤滑油層在擴散、蒸發、冷凝等熱力學過程中的穩定性，一般通過增加水擊壓力、浸泡、蒸汽冷凝、液滴蒸發、重力引流等方法來評價。機械耐久性指斥液表面在外力作用下維持其潤濕性的能力，一般通過切向磨損、動態撞擊、膠帶剝離、基體變形等方式測試�；瘜W耐久性指斥液表面在各種化學因素作用下的穩定性，一般通過酸堿鹽腐蝕、紫外光或活性粒子照射、有機溶劑浸泡、高/低溫處理等方法測試。近年來，研究人員提出了多種改善斥液表面耐久性的策略，極大的推動了斥液表面實際應用的發展。
1、優化基體或表面化學成分，選擇耐久性好的基體材料或表面修飾劑，可有效改善斥液表面的機械耐久性和化學耐久性。
2、設計特殊的微納結構。如優化微結構的幾何形狀和參數能有效改善微結構的機械強度，使斥液表面機械耐久性得以提高;凹角結構和密排納米結構能提高斥液表面空氣層或潤滑油層的穩定性，從而提高其熱力學穩定性;自相似微納結構可使斥液表面具有“自銳性”，在發生機械磨損或化學腐蝕后形成和原表面相似的粗糙結構和化學成分，從而保證其斥液性;微納復合結構中，機械強度相對較高的微米級結構能起到類似“鎧甲”的作用，保護脆弱的納米級結構，從而改善斥液表面的機械耐久性。
3、通過共價鍵、交聯、膠層輔助等方法增強斥液涂層和基底之間的連接強度。
4、制備具有自愈性的斥液表面，包括可自愈的表面化學成分、可恢復的表面微納結構等。在此基礎上，論文總結了堅固耐久型斥液表面的典型應用，如耐腐蝕、抗淤積、防結冰、氣/液收集、氣/液轉移、氣/液操控、不互溶液體分離、發電、相變傳熱強化等，重點突出了斥液表面耐久性在上述應用領域的重要性。最后，作者提出了在堅固耐久型斥液表面領域尚需深入研究的方向，如斥液性表征方法的優化、耐久性評價方法的選擇和標準化、提高斥液表面耐久性方法的優化和復合、斥液表面加工方法的改進和工業化等。
陳發澤隸屬于我校張大衛教授組建的微納制造與裝備國際聯合研究中心，近年來主要從事微納功能表面精密制造及應用、超快激光增/減材加工等領域的研究，先后獲得科技部試點課題、國家自然科學基金、博新計劃等項目的資助，已發表論文40余篇，申請發明專利10余項。
✦✦論文信息：Faze Chen, Yaquan Wang, Yanling Tian*, Dawei Zhang, Jinlong Song*, Colin R. Crick, Claire J. Carmalt, Ivan P. Parkin, Yao Lu*. Robust and Durable Liquid-Repellent Surfaces.Chemical Society Reviews, 2022, 51, 8476-8583.論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D0CS01033B.
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