我校物理科学与技术学院秦勇教授研究小组和美国佐治亚理工学院王中林教授最近合作在一致取向倾斜纳米线阵列可控制备与应用取得进展,利用自上而下的方法原位制备出纳米线倾斜角度、线密度、长度均可控的高分子纳米线阵列。该纳米线阵列薄膜表现出对液体的各向异性润湿;同时,在声波的驱动下,可以利用该结构实现对宏观固体和微观固体的定向输运。该工作提供了一种普适的高分子倾斜纳米线阵列制备方法,对于纳米尺度下的定向输运、仿生研究尤其是机械仿生研究、无液体情况下的自清洁技术以及纳米摩擦学等领域具有重要的意义。 各向异性的微纳米结构在自然界中普遍存在,如蝴蝶翅膀、蜻蜓颈部互锁系统、甲虫表面和壁虎脚等。这些结构给生物提供了良好的各向异性浸润、摩擦和力学性能。虽然人们从自然界中观察到了大量的各向异性结构,但是,倾斜纳米线阵列尤其是具有良好力学性能的倾斜纳米线阵列制备技术一直制约了这方面的研究和应用。
在秦勇教授和王中林教授的指导下,研究组的吴巍炜、成立和白所同学,经过艰苦的实验探索,实现了倾斜高分子纳米线阵列可控制备、定向输运和各向异性润湿。通过氩离子轰击的办法,实验人员巧妙利用金属纳米粒子掩膜导致的高分子膜表面原始起伏结构,然后利用起伏结构所带的电荷,在库伦力作用下,轻微改变氩离子运动轨迹,完成各向异性刻蚀,并且最终得到倾斜角度可调的高分子纳米线阵列。随后使用带有倾斜纳米线阵列的高分子薄膜成功实现了无规振动驱动下不同尺度固体的定向输运和对于液体的各向异性润湿。
该工作发表在Advanced Materials(材料研究领域的顶级学术期刊,五年平均影响因子11.289)上,是我校新年伊始在材料研究领域取得的一项可喜成果。此项研究是在国家自然科学基金、新世纪优秀人才计划、教育部博士点基金、央属高校基本科研业务费以及兰州大学萃英人才启动经费的资助下完成的。全文下载阅读地址http://dx.doi.org/10.1002/adma.201104085。清晰图片版本参见秦勇研究组主页:http://yqin.lzu.edu.cn/papers.html