北航衡利苹研究员：光电协同控制液滴在各向异性超润滑界面上的可控输运

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经过几千年的进化，自然界中存在许多具有不同功能的各向异性界面，例如，各向异性表面保证了水黾在水面上行走，使水稻叶子上的水滴滑落到根部，使蝴蝶在雨中仍能保持干燥，使猪笼草能顺利的捕捉到猎物。受猪笼草顺滑口缘的启发，北京航空航天大学的衡利苹研究团队近年来开发了刺激响应超润滑界面并对相关应用进行研究，取得了丰硕的成果。例如，采用界面定向冷冻干燥技术制备了聚（3-己基噻吩），PCPDTBT和还原氧化石墨烯各向异性表面，通过注入硅油得到了液体注入式各向异性超润滑界面，实现了电压刺激下的水滴可控滑动（Adv. Mater. 2016, 28, 6999, Insidecover）；通过注入硅油和离子液体，研究了润滑剂导电性对电刺激可控液滴滑动的影响（Adv. Funct. Mater., 2017, 27,1606199）；系统研究了润滑剂粘度对超润滑界面与液体粘附调控及界面自修复行为的影响（J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 3414, Inside back cover）；在此基础上，进一步制备了温度响应超润滑界面，通过调控温度实现了液体在界面和管中的可控传输（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 7442）。

在前期工作的基础上，衡利苹研究员团队近期采用二元体系对界面冷冻干燥技术制备各向异性表面的机理进行了深入研究，并实现了光电协同控制液滴在各向异性超润滑界面上的可控输运，在期刊Advanced Functional Materials发表了题为Photoelectric Synergetic Responsive SlipperySurfaces Based on Tailored Anisotropic Films Generated by InterfacialDirectional Freezing的研究性文章，博士生王祖彬为第一作者，衡利苹研究员为该工作的通讯联系人。

文章采用P3HT/PCBM二元体系制备了各向异性多孔表面，通过调节前驱体比例、浓度和冷冻速度研究了界面定向冷冻干燥技术制备各向异性界面的机理，得到了规整的各向异性表面（图1）。

图1. (a) 界面冷冻干燥制备各向异性表面的过程；（b）-（e）不同冷冻速度下制备的各向异性表面的形貌。

进一步地，制备了各向异性超润滑界面，实现了光电协同刺激对液滴浸润性和滑动行为的调控（图2）。

图2. （a）超润滑界面的制备及光电协同响应测试过程；（b）-（e）光电协同刺激下液滴在超润滑界面上的浸润性和滑动行为的变化。

通过光电协同作用，实现了液滴在界面上的可控输运；并将该界面用作微反应器，实现了有机污染物在界面上的定点氧化降解（图3）。

图3. （a）液滴在界面上的光电可控输运；（b）有机污染物在界面上的定点氧化降解过程。

该工作得到了国家自然科学基金（51673010和51541301），国家重点基础研究基金（2014CB931802），中央高校基础研究基金（YWF-16-BJ-Y-72），111计划（B14009），国家重点研究与发展项目（2017YFA0206904）等项目的资助。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201801310

相关论文：

1. Tianqi Guo, Pengda Che, Liping Heng, Lizhen Fan, Lei Jiang, Anisotropic Slippery Surfaces: Electric-Driven Smart Control of a Drop's Slide , Adv. Mater., 2016, 28, 6999-7007.

2. Pengda Che, Liping Heng, Lei Jiang, Lubricant-Infused Anisotropic Porous Surface Design of Reduced Graphene Oxide Toward Electrically Driven Smart Control of Conductive Droplets’ Motion, Adv. Funct. Mater., 2017, 27, 1606199.

3. Zubin Wang, Liping Heng, Lei Jiang, Effect of Lubricant Viscosity on the Self-healing Properties and Electrically Driven Sliding of Droplets on Anisotropic Slippery Surfaces, J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 3414-3421.

4. Lili Wang, Liping Heng, Lei Jiang, Temperature Responsive Anisotropic Slippery Surface for Smart Control of Droplet Motion, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 7442-7450.