近日，我院微纳机电系统研究团队在耐久超疏水微纳复合结构的构建机制中取得重要进展。该研究受山体边坡加固结构的启发，采用飞秒激光光束整形原理，在金属网丝表面构建了微米尺度沟槽，亚微米尺度凸起与纳米尺度褶皱的三级微纳复合结构，研究中阐明了结构在多载荷工况下的微观形貌演化规律以及结构损伤机制，并极大地提升了超疏水表面的机械耐久性，对于应用在严苛工况下的超疏水表面而言意义重大。相关研究成果近期以题为“One-Step Fabrication of Robust Liquid-Repellent Mesh Induced by Femtosecond Laser（飞秒激光一步制备耐久超拒液膜基材料）”发表在影响因子16.744的国际权威期刊“Chemical Engineering Journal” (https://authors-elsevier-com-s.vpn.gxu.edu.cn:8118/a/1hDnW4x7R2gNks)。
荷叶表面与水滴接触时在固-液之间形成“气垫”，使水滴极易滚落，出现 “自清洁”现象，为荷叶赢得出淤泥而不染的赞誉。近年来，通过仿生制造，开发出各式各样具有“荷叶效应”的超疏水材料，作为自清洁和油水分离的利器，已在工业、军事、日常生活中大显身手。遗憾的是，这些超疏水材料存在一个共性问题--表面微结构强度差，极大制约了其广泛应用。然而，微纳米结构是制备超疏水表面的关键，现有的超疏水材料在冲击载荷或机械摩擦作用下，表面微纳结构坍塌，低表面物质损耗，暴露底层材料，而出现亲水位点，固-液间粘附力陡增，导致超疏水性能降低或消失，进而失去自清洁效应，降低油水分离效率。
论文的第一作者为我院助理教授刘黎明，通讯作者为尤晖教授，广西大学是论文的第一署名单位。该论文受山体“边坡加固”结构的（如图1所示）启发，在金属表面构建了具有超疏水润湿特性的三级尺度微纳金属网膜结构，进而开发出一种机械强度大、耐久性强的新型超疏水多孔膜基材料，成功突破了上述技术瓶颈。实验表明，这种材料的超疏水微纳结构具有类荷叶的自清洁功能，可抵抗生活中常见的液体如水、可乐、咖啡、鸡蛋清液、果汁和牛奶等的润湿，具有优异的防污能力。更重要的是，面对水射流冲击，2000次循环摩擦，400℃高温处理以及1.6吨汽车碾压等严苛机械测试后，仍具有自清洁能力。此外，该超疏水金属网膜具有油相/水相选择超浸润特性，可自动“识别”油相或水相选择性通过（如图2所示）。这种材料表面的高强度三级微纳结构有望克服油水分离技术中，由于液体高速冲击而导致涂层与基底脱离的缺点，在自清洁和油水分离应用领域具有重大应用价值。
图1 超疏水表面的微观形貌及润湿性表征
图2 超疏水表面的自清洁和油水分离应用
