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  2. 表界面領(lǐng)域被引量前1%經(jīng)典文獻賞析
    2016-11-01 11:26:50 作者:本網(wǎng)整理 來源:材料牛 分享至:

        1、Petal Effect: A superhydrophobic state with high adhesive force (被引頻次: 612)通訊作者:馮琳,江雷


     
       荷花效應(yīng):具有高粘附力的超疏水狀態(tài)


    1 

        圖1 水滴分別和紅玫瑰花瓣表面以及荷葉表面接觸的示意圖


        層狀的微乳突和納米褶皺存在于紅玫瑰花瓣表面。這些微觀結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)為超疏水性提供了足夠的粗糙度,同時也對水有高粘附力。花瓣表面的水滴呈現(xiàn)為球形,但將花瓣顛倒后不會滾落。作者將這種現(xiàn)象稱為“花瓣”效應(yīng),可與著名的“蓮花”效應(yīng)作比較。人工生產(chǎn)的仿生聚合物薄膜表面通過模仿花瓣表面也具有了清晰的納米壓花結(jié)構(gòu),表明超疏水表面和粘附性的花瓣處于浸漬潤濕狀態(tài)。


        2、Bio-inspired, smart, multiscale interfacial materials(被引頻次: 469)通訊作者:江雷


       
    仿生、智能、多尺寸的界面材料


       2

        圖2 自然界中四種有趣的生物性質(zhì)(自清潔、力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)顏色、光學(xué)性能)


        作者從五部分對仿生、智能、多尺寸的界面材料(Bio-inspired, smart, multiscale interfacial materials, BSMI material)進行綜述。第一部分對BSMI material進行簡要介紹,第二部分概括了BSMI material的制備的基本原則,第三部分對四種BSMI material的合成路線進行綜合概述,第四部分對BSMI material的潛在應(yīng)用進行概述,第五部分對BSMI material未來的制備方法進行展望。


        3、Applications of Bio-Inspired Special Wettable Surfaces (通訊作者: 宋延林,江雷  被引頻次: 415)


     
       仿生、特殊、可潤濕的表面的應(yīng)用


      

    3
        圖3 仿生的特殊潤濕性的應(yīng)用


        作者把焦點放在仿生、特殊、可潤濕的表面的應(yīng)用的最近的發(fā)展上以及最近幾年在各自領(lǐng)域代表著最大的進步的表面材料。作者還提出了如何將仿生的潤濕性整合到傳統(tǒng)的材料和設(shè)備上來改善它們的性能以及擴展它們的應(yīng)用。


        4、Directional adhesion of superhydrophobic butterfly wings (通訊作者:高雪峰,江雷  被引頻次: 397)


       
    超疏水的蝴蝶翅膀的定向粘附性


     

    4
        圖4 超疏水的蝴蝶翅膀的定向粘附性


        作者發(fā)現(xiàn),小藍閃蝶的超疏水翅膀具有定向粘附性,液滴在身體中軸線徑向向外(RO)的方向容易滾動,而在逆RO方向則被緊緊釘扎在原位。這兩種不同的狀態(tài)能夠通過調(diào)整蝴蝶翅膀的“姿勢”(朝上或朝下)來轉(zhuǎn)變,也可以通過改變氣流經(jīng)過翅膀的方向(沿RO或逆RO方向)而調(diào)整。作者對這種性質(zhì)的成因進行了實驗來進行分析。


        5、Bioinspired Design of a Superoleophobic and Low Adhesive Water/Solid Interface (通訊作者:江雷  被引頻次: 290)


       
    超疏油和低粘性水/固體界面的生物設(shè)計


       

    5
        圖5 表面結(jié)構(gòu)對固體/油/水三相體系中固體基質(zhì)的潤濕行為的影響


        江雷院士及其研究團隊發(fā)現(xiàn)液滴在固體表面上的潤濕/抗?jié)裥袨椴皇莾上嘀g的明顯或簡單接觸,而是三相之間的接觸。受油滴在水中魚鱗的抗?jié)裥袨榈膯l(fā),在具有微/納米分級結(jié)構(gòu)的固體基底上使用油/水/固體三相體系產(chǎn)生超疏液和低粘合性界面。


        6、Bio-inspired design of multiscale structures for function integration (通訊作者:江雷  被引頻次: 215)


      
      生物啟發(fā)的多尺度結(jié)構(gòu)的功能集成設(shè)計


        

    6
        圖6 超疏水水黽腿及其仿生材料


        生物材料的多尺度結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出固有的多功能整合。這種特殊的生物解決方案為科學(xué)家和工程師提供了設(shè)計具有多尺度結(jié)構(gòu)的多功能人工材料的靈感。 中科院江雷院士及其研究團隊關(guān)注在一些典型的生物材料(如蓮花葉,水稻葉,蝴蝶翅膀,水黽腿,昆蟲復(fù)眼,魚鱗,紅玫瑰花瓣,海蛇尾,蜘蛛絲,珍珠質(zhì),玻璃海綿,壁虎,貽貝等)和相應(yīng)的具有功能整合的生物刺激的多尺度材料,還簡要討論了未來多功能結(jié)構(gòu)的生物啟發(fā)設(shè)計的挑戰(zhàn)和觀點。


        7、Designing Superhydrophobic Porous Nanostructures with Tunable Water Adhesion (通訊作者:林昌健  被引頻次: 209)


       
    可調(diào)水粘附超疏水多孔納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計


        

    7
        圖7 基于水的粘附力高低的超疏水空隙性納米結(jié)構(gòu)模型示意圖


        廈門大學(xué)林昌健等人利用毛細管誘導(dǎo)粘附和粗糙度增強疏水性的基本原理設(shè)計了三個超疏水多孔納米結(jié)構(gòu)模型,其粘附力范圍從強到弱。發(fā)現(xiàn)粘合力可以通過修改結(jié)構(gòu)形態(tài)來操縱固體-液體接觸行為和開放或密封系統(tǒng)中的氣穴組成來定制。


        8、Nanowire-Haired Inorganic Membranes with Superhydrophilicity and Underwater Ultralow Adhesive Superoleophobicity for High-Efficiency Oil/Water Separation (通訊作者:靳健  被引頻次: 154)


        用于高效分離油/水的超親水性及超疏油性及水下超低粘性納米線無機薄膜


        

    8
        圖8 納米線無機薄膜油水混合物分離過程


        中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所的靳健等人通過經(jīng)過簡易表面氧化的銅網(wǎng)制備了一種具有超親水性和超疏油性且在水下表現(xiàn)出超低粘性的新型全無機Cu(OH)2納米線薄膜。其可通過重力驅(qū)動將不混溶的油水混合物以及水包油乳液進行有效分離。該無機薄膜比有機薄膜具有更佳的耐溶劑性、耐溶劑性和防污能力。


        9、Interfacial Material System Exhibiting Superwettability (通訊作者:江雷  被引頻次: 80)


       
    具有獨特結(jié)構(gòu)和功能特性的超疏水表面進展


       

    9
        圖9 利用單個微觀模型解釋超疏水現(xiàn)象中的高靜態(tài)接觸角


        工程固體材料的潤濕性是表面科學(xué)中的一個傳統(tǒng)卻關(guān)鍵的問題,同時也吸引了不同領(lǐng)域的研究人員的興趣。中國科學(xué)院化學(xué)研究所的江雷院士等人發(fā)現(xiàn)了工程固體材料在自然和實驗結(jié)果中不同的超潤濕現(xiàn)象,總結(jié)并預(yù)測了各種超潤濕狀態(tài)所形成的“超潤濕性”系統(tǒng)。以空氣中的超疏水性為例研究了超潤濕性的基本規(guī)則并介紹了該“超潤濕性”系統(tǒng)的最新應(yīng)用進展。


        10、Mechanically Robust Superhydrophobic Steel Surface with Anti-Icing, UV-Durability, and Corrosion Resistance Properties (通訊作者:熊黨生  被引頻次: 43)


      
      具有抗結(jié)冰、耐紫外線性、耐腐蝕性且機械穩(wěn)定的超疏水鋼表面


    10


        南京理工大學(xué)的熊黨生教授等人通過簡單的方法制備了一種超疏水剛性表面,該超疏水性表面表現(xiàn)出優(yōu)異的防結(jié)冰性、機械耐久性以及出色的耐腐蝕性和UV耐久性。該項研究結(jié)果具有良好的應(yīng)用前景。


       
    上述文章的通訊作者簡介:


        江雷,納米材料專家,中國科學(xué)院院士,國家納米中心首席科學(xué)家,中科院化學(xué)研究所研究員,分子科學(xué)中心學(xué)術(shù)委員會副主任,北京航空航天大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院院長。曾任日本神奈川科學(xué)院研究員,主要從事仿生功能界面材料的制備及物理化學(xué)性質(zhì)的研究。2016年2月8日,江雷教授因在超疏水性和親水性涂層方面的貢獻當選為美國國家工程院外籍院士。


        馮琳,清華大學(xué)化學(xué)系副研究員,研究領(lǐng)域是功能納米界面材料、油水分離材料、無機/有機復(fù)合納米界面材料,主持科技部高技術(shù)發(fā)展中心863計劃課題、國家自然科學(xué)基金面上項目、國家自然科學(xué)基金青年基金、教育部全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文作者專項基金等科研項目,參加科技部973納米重大基礎(chǔ)研究計劃、國家自然科學(xué)基金重點項目等科研項目。


        宋延林,1989年和1992年于鄭州大學(xué)化學(xué)系獲得學(xué)士、碩士學(xué)位;1996年于北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院獲得博士學(xué)位,1996-1998年于清華大學(xué)化學(xué)系從事博士后研究;1998年進入中國科學(xué)院化學(xué)研究所,任副研究員、研究員。現(xiàn)任中國科學(xué)院綠色印刷重點實驗室主任,研究員、博士生導(dǎo)師;北京航空航天大學(xué)、北京印刷學(xué)院兼職教授。研究興趣:主要從事信息功能材料、光子晶體制備與應(yīng)用、綠色打印印刷材料與技術(shù)研究。


        靳健,1996年獲吉林大學(xué)分析化學(xué)專業(yè)學(xué)士學(xué)位。2001年獲吉林大學(xué)物理化學(xué)專業(yè)博士學(xué)位。2001-2003年在東京大學(xué)先端科學(xué)技術(shù)研究中心做JSPS博士后。2004-2009年在日本物質(zhì)材料研究機構(gòu)先后任特別研究員、主任研究員。2009年4月加入中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所,百人計劃研究員,博士生導(dǎo)師。在Nature Mater.,Nature Nanotech.,Angew. Chem. Int. Ed.,Adv. Mater.等刊物上發(fā)表論文50余篇,擁有日本專利2項,留日期間曾主持日本文部科學(xué)省科學(xué)研究費、日本池谷科學(xué)技術(shù)財團研究助成金等4個科研項目。主要研究方向:納米多孔分離材料和分離膜;纖維過濾材料;CO2捕獲分離材料的設(shè)計開發(fā);有機/無機納米復(fù)合膜;表面/界面自組裝。


        熊黨生,南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、碩士、博士生導(dǎo)師。  熊黨生畢業(yè)于中國科學(xué)院金屬研究所材料學(xué)專業(yè),獲得碩士學(xué)位。中國材料學(xué)會會員;生物材料分會委員;中國兵工學(xué)會會員;中國機械工程學(xué)會高級會員;中國機械工程學(xué)會摩擦學(xué)分會生物磨擦學(xué)與內(nèi)植物專業(yè)委員會委員;中國機械工程學(xué)會磨擦學(xué)分會測試專業(yè)委員會委員;《南京理工大學(xué)學(xué)報》(自然科學(xué)版)編委;國家自然科學(xué)基金委同行評議專家;國際期刊Surface and Coatings Technology; Wear等和國內(nèi)摩擦學(xué)學(xué)報、中國有色金屬學(xué)報和科學(xué)通報等期刊論文評審。

     

     

     

     

     

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    責任編輯:劉洋

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