浸潤性是固體表面的重要特征之一，它是由表面的化學組成和微觀幾何結構決定的。但是通過外場調節(jié)控制表面浸潤性的研究還未見報道。
化學所有機固體院重點實驗室功能界面材料研究組成功地通過調節(jié)“光”和“溫度”，實現(xiàn)了納米結構表面材料超疏水與超親水之間的可逆轉變，制備出超疏水/超親水“開關”材料，在功能納米界面材料研究領域取得了重要進展。這兩項研究成果在基因傳輸、無損失液體輸送、微流體、生物芯片、藥物緩釋等領域具有極為廣闊的應用前景。
在熱響應超疏水-超親水可逆“開關”研究中，他們用表面引發(fā)原子轉移自由基聚合方法，在基底上制備溫度響應高分子聚異丙基丙烯酰胺薄膜，通過控制表面粗糙度實現(xiàn)了在很窄的溫度范圍內(nèi)(10?C)超親水和超疏水性質之間的可逆轉變。在低溫時，羰基和胺基被水分子組合，分子間氫鍵是主要的驅動力；隨著溫度的升高，分子內(nèi)氫鍵起了主要作用，分子鏈采取更為緊密的排列方式，排斥了水分子。這種界面性質的可逆開關現(xiàn)象是通過表面化學修飾和表面粗糙度相結合，由熱誘導所導致的。該文章發(fā)表在國際權威雜志德國《應用化學》(Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 357)上。該雜志將這一重要成果，推選為德國《應用化學》的vip(Very Important Paper)文章。并在封面說明中寫道:“陰和陽是中國古代哲學中自然及宇宙中的兩個相反的性質，該項工作正是通過外場作用將兩個完全相反的性質在同一個界面上實現(xiàn)了可逆的轉化”。這篇文章發(fā)表后馬上被《科學》雜志主編推選為化學方面的亮點,并在2004年1月16日出版的《科學》雜志以《超級開關》為標題，報道了該項研究成果。
在紫外光響應超疏水-超親水可逆“開關”研究中，他們利用水熱法成功制備陣列的氧化鋅納米棒，并實現(xiàn)了其超疏水特性，其與水的接觸角為150?，當表面傾斜時液滴即可滾落。該氧化鋅納米棒陣列薄膜在紫外光的照射下，其表面的浸潤性由超疏水向超親水轉變，與水的接觸角達到了0?，液滴在此表面迅速鋪展，并滲入到陣列材料表面。將其在暗處放置一段時間后，又恢復到超疏水的狀態(tài)。這樣，通過光照與在暗處放置這兩個過程的交替，實現(xiàn)了材料在超疏水與超親水之間的可逆轉變。文章在《美國化學會志》(J. Am. Chem. Soc. 2004,126, 1, 62)發(fā)表后，立即被《自然》雜志報道，指出由該小組制備的納米氧化鋅陣列結構薄膜具有“同時疏水/親水”，就如同一塊“納米地毯”，這種結構所具有的超疏水特性可以使該材料具有不沾水和自清潔的作用。通過紫外光的照射，“地毯”又成為超親水的材料，使水能夠存留在粗糙的納米結構中。
“超級開關”材料的研制成功標志著化學所在功能納米界面材料的研究上又上升到了一個新的臺階。
陣列氧化鋅納米膜的SEM照片和XRD衍射圖片
PNIPAAm修飾光滑表面的熱響應浸潤性
化學所有機固體院重點實驗室功能界面材料研究組成功地通過調節(jié)“光”和“溫度”，實現(xiàn)了納米結構表面材料超疏水與超親水之間的可逆轉變，制備出超疏水/超親水“開關”材料，在功能納米界面材料研究領域取得了重要進展。這兩項研究成果在基因傳輸、無損失液體輸送、微流體、生物芯片、藥物緩釋等領域具有極為廣闊的應用前景。
在熱響應超疏水-超親水可逆“開關”研究中，他們用表面引發(fā)原子轉移自由基聚合方法，在基底上制備溫度響應高分子聚異丙基丙烯酰胺薄膜，通過控制表面粗糙度實現(xiàn)了在很窄的溫度范圍內(nèi)(10?C)超親水和超疏水性質之間的可逆轉變。在低溫時，羰基和胺基被水分子組合，分子間氫鍵是主要的驅動力；隨著溫度的升高，分子內(nèi)氫鍵起了主要作用，分子鏈采取更為緊密的排列方式，排斥了水分子。這種界面性質的可逆開關現(xiàn)象是通過表面化學修飾和表面粗糙度相結合，由熱誘導所導致的。該文章發(fā)表在國際權威雜志德國《應用化學》(Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 357)上。該雜志將這一重要成果，推選為德國《應用化學》的vip(Very Important Paper)文章。并在封面說明中寫道:“陰和陽是中國古代哲學中自然及宇宙中的兩個相反的性質，該項工作正是通過外場作用將兩個完全相反的性質在同一個界面上實現(xiàn)了可逆的轉化”。這篇文章發(fā)表后馬上被《科學》雜志主編推選為化學方面的亮點,并在2004年1月16日出版的《科學》雜志以《超級開關》為標題，報道了該項研究成果。
在紫外光響應超疏水-超親水可逆“開關”研究中，他們利用水熱法成功制備陣列的氧化鋅納米棒，并實現(xiàn)了其超疏水特性，其與水的接觸角為150?，當表面傾斜時液滴即可滾落。該氧化鋅納米棒陣列薄膜在紫外光的照射下，其表面的浸潤性由超疏水向超親水轉變，與水的接觸角達到了0?，液滴在此表面迅速鋪展，并滲入到陣列材料表面。將其在暗處放置一段時間后，又恢復到超疏水的狀態(tài)。這樣，通過光照與在暗處放置這兩個過程的交替，實現(xiàn)了材料在超疏水與超親水之間的可逆轉變。文章在《美國化學會志》(J. Am. Chem. Soc. 2004,126, 1, 62)發(fā)表后，立即被《自然》雜志報道，指出由該小組制備的納米氧化鋅陣列結構薄膜具有“同時疏水/親水”，就如同一塊“納米地毯”，這種結構所具有的超疏水特性可以使該材料具有不沾水和自清潔的作用。通過紫外光的照射，“地毯”又成為超親水的材料，使水能夠存留在粗糙的納米結構中。
“超級開關”材料的研制成功標志著化學所在功能納米界面材料的研究上又上升到了一個新的臺階。
陣列氧化鋅納米膜的SEM照片和XRD衍射圖片PNIPAAm修飾光滑表面的熱響應浸潤性
