一、文章信息
- 题目：Bio-inspired Interfaces with Super-Wettability: From Materials to Chemistry
- 作者：Bin Su, Ye Tian, Lei Jiang
- 期刊：Journal of the American Chemical Society (Just Accepted, 10 Dec 2015)
- DOI：10.1021/jacs.5b12728
二、一张图读懂全文
图 1 .超浸润系统总览
1. 材料维度：从二维平面到一维纤维、三维多孔框架。
2. 浸润状态：气相/水下/油下，共 12 种极端可逆浸润行为。
3. 化学新范式：三相线（solid-liquid-gas）取代传统两相界面，带来反应-传递-组装一体化。
三、里程碑式发现
四、两大核心规律
1. 表面化学：水接触角 > 65° 为疏水，< 65° 为亲水（Vogler 判据）。
2. 表面结构：微/纳双阶粗糙度 + 低表面能修饰 = 稳定 Cassie 态。
五、化学与材料的双向奔赴
1. 化学如何“制造”超浸润
- 自下而上：溶胶-凝胶、电化学沉积、DNA 折纸。
- 自上而下：光刻、等离子体蚀刻、3D 打印。
- 动态响应：光/pH/热/离子/磁多重**可逆切换。
2. 超浸润如何“反哺”化学
- 零残留反应：水下超疏油电极使 Kolbe 电解寿命翻倍。
- 三相线限域生长：空心微花、同心异质结精准构筑。
- 气体连续供应：超疏水微柱阵列实现 CO₂ 或 O₂ 高效输运。
- 1D 组装：液桥诱导纳米线阵列，用于 FRET 传感器与柔性晶体管。
六、极端环境表现
- 高温 (>100 °C)：超疏水表面完全抑制 Leidenfrost 弹跳，强化沸腾传热。
- 低温 (~0 °C)：仿蝴蝶翅片微纳棘轮结构实现冷凝液滴定向输运。
- 水下：仿鱼皮微-凝胶协同结构，油滴接触角 > 170°，实现油水分离。
- 油下：仿荷叶反向设计，水接触角 > 175°，构建“油包水”微反应器。
七、产业级应用
八、未来展望
1. 新液体体系：离子液体、液晶、熔融金属的超浸润行为。
2. 多场耦合：光-电-磁协同调控，实现“智能表面”。
3. 原子制造：将三相线精度推进到单原子/单分子级别。
4. 可持续性：可降解基底、无氟低毒修饰、太阳能驱动自修复。
九、一句话总结
超浸润不是单一技术，而是一种全新的界面化学语言——它让固体、液体与气体在微纳尺度上“对话”，正在重塑材料、能源与环境科学的未来。
（封面图来源：American Chemical Society, 版权归属原作者）
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