深圳先进院在超疏液表面润湿建模研究中获进展
现代社会的工业生产和日常生活中，固液界面相互作用带来的液体吸附、残留、腐蚀、扩散、污染、损失等广泛存在，具有低粘附、易流动特性的仿荷叶的超疏液表面成为减少液体吸附和残留的理想选择。超疏液表面作为超疏水表面的升级和扩展，其具有的诸多优良特性，尤其是其对任何液体的自清洁特性，在减少塑料袋白色污染、医疗器具抗菌、纺织服装、挡风玻璃、高层建筑清洁、厨房油烟、微流体设备等领域都极具应用潜力。
良好的压力稳定性和较小的接触角滞后是超疏液表面获得广泛应用的前提，然而当前仍然缺乏有效的模型用于预测不同超疏液表面的压力稳定性和接触角滞后。中国科学院深圳先进技术研究院吴天准课题组的王智伟等基于三相接触线的力学，分析研究了超疏液表面的润湿机理，获得了可预测不同微纳结构超疏液表面的压力稳定性和接触角滞后的有效模型。
研究人员首先基于不同微纳结构超疏液表面液滴的受力分析，给出了表面压力稳定性的表达式，并针对超疏液表面的两种失效模式引入了两个无量纲参数，从而实现液滴润湿状态的判定和预测。此外研究人员还设计了离散环形排列的超疏液表面，以利于获得三相接触线，并利用深反应离子刻蚀技术(DRIE)制备了Si基的超疏液表面，通过提出接触线比例分数并以此修正了“弹簧”模型，获得了适用于非均质超疏液表面的接触角滞后的理论模型，模型结果与实验结果吻合良好。这些研究成果可用于预测超疏液表面液滴的润湿状态和运动阻力，有助于高性能超疏液表面的设计、制备，对超疏液表面的早日实用化具有重要意义。
该研究成果受到国家自然科学基金、广东省创新团队、深圳市孔雀团队等项目的资助，发表在《物理化学学报C辑》（The Journal of Physical Chemistry C）上。
图1. (a)荷叶表面水滴的“悬浮”和自清洁；(b)吴天准课题组制备的超疏液表面可以实现对各种液滴的“悬浮”和自清洁；(c-d) T型倒悬结构实现对各种液滴悬浮的机理。
图2. (a)液滴“悬浮”的Cassie-Baxter状态；(b) 液滴“塌陷”的Wenzel状态；(c) 理论模型和实验结果都表明只有当P*>2且H*>0时，液滴才能保持Cassie-Baxter状态。
图3. (a)离散环形结构的超疏液表面；(b) 在环形结构超疏液表面上三相接触线的受力和运动；(c) 基于修正“弹簧”模型的接触角滞后的理论模型与实验结果吻合良好。
