一种在仿生鲨鱼皮上产生“莲花效应”的新方法

（论文部分内容摘抄）

长期以来，自然界一直是启发人类开发人工方法来模仿生物系统非凡特性的重要源泉。在这项工作中，作者探索了一种新方法来制备超疏水双仿生表面，该表面同时具有鱼皮表面形态和莲花叶状的分级微/纳米结构。这种具有鲨鱼皮图案微结构的仿生表面首先是通过基于PDMS 的鲨鱼皮表面微复制来制备的，然后通过火焰处理形成可以产生莲花效应的分级微纳米结构的表面。用扫描电子显微镜(SEM)、水接触角测量和液滴冲击实验表征了所制备的双仿生表面，结果表明，所制备的双仿生表面上同时具有鲨鱼皮表面形态和荷叶状的多级微/纳米结构，具有优异的超疏水性，其接触角高度数，且在韦伯数相对较高的液滴冲击过程中仍能保持其超疏水性的稳定性。讨论了火焰处理过程中仿生鱼皮表面微观形态演变和微观结构变化的机理。该方法有望发展成为一种新颖可行的仿生表面制造技术。

液滴冲击实验为了评估各种超疏水固体表面的鲁棒性，通过水滴冲击实验来研究液体滴在表面上的冲击动力学是非常有帮助的方法。实验程序通常包括从微注射器中释放一个直径为毫米级的水滴，以不同的高度释放水滴，以改变其对固体表面的冲击速度。下落的液滴可以通过重力加速，从而以一定的冲击速度撞击固体表面。在表面以上高度处释放的液滴的垂直冲击速度，下降影响是由德国PCO高速相机(pco.dimax)记录1500 fps的记录率(帧每秒)，以获得关于下降影响动态的信息。

以纳米二氧化硅为基质，成功地开发出一种新型的二元生物表面结构的制备方法，该结构既包括鲨鱼皮表面形态也包括莲叶状层状微/纳米结构。它涉及到PDMS微复制过程中使用鲨鱼皮作为模板和随后的火焰处理。通过扫描电镜观察发现，采用微复制法制备的仿生鲨鱼皮表面具有生动的鲨鱼皮表象或微米级的鲨鱼皮图案结构，随后的火焰处理使其具有层次化的微/纳米结构，且不破坏其鲨鱼皮的图案结构。从而构建了预期的双仿生表面。火焰处理时间的长短是影响和控制被处理表面层次微纳米结构的重要因素。

皮肤表面。这意味着火焰处理在PDMS表面上产生结构复杂的微/纳米结构是制造超疏水表面的关键工艺。根据液滴实验结果和分析结果，证实了双模拟超疏水表面的鲁棒性。作者还非常感谢元奥仪器有限公司提供(pco.dimax)高速摄像机及友好供应。

德国Excelitas PCO公司pco.dimax高速相机，具备高分辨率、高感光度、高帧率的优点，将高速实验过程完美记录，为实验提供强而有力的图像数据支持。

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