液基材料：固液限域复合-为新材料设计和新技术发明赋能
随着科学技术的飞速发展，新材料、新技术的协同融合成为众多新兴产业的支撑和保障。由于对材料的智能化和耐用性要求更高，单组分或单相材料已远远不能满足实际应用的需要。如何设计新型复合材料并突破现有固体材料性能的瓶颈？近日，厦门大学侯旭教授团队在《国家科学进展》（National Science Open, NSO）发表Perspective前瞻论文，提出了液基新材料设计开发的新思路，探讨了通过将固体和液体的优势结合开发新型液基复合材料并提升材料性能的最新研究进展、发展方向以及所面临的挑战和其应用前景。通过理解液基材料的动态特性、结构功能优点等将进一步拓展先进智能材料的设计思路和应用范围，促进材料科学、物理、化学、工程、生物、医学等多学科交叉发展。
先进材料是社会发展的物质基础。固体材料具有稳定性、耐用性和可加工性等特点，但往往难以具有大规模、快速的动态响应能力。液体材料通常是光滑的、无缺陷的和自我修复的，具有动态响应和高传质效率，但它们不能自支撑，不太可能被制造成固定的形状。在这篇观点文章中，侯旭教授提出了液基材料的概念，它由固体和液体复合组成，可以兼顾固体和液体材料的特性，在快速动态响应、软界面、结构可塑性等方面具有独特优势。固体部分为液基材料提供了骨架，根据骨架结构类型，液基材料中的固体骨架大致可分为非支撑结构、软支撑结构和硬支撑结构等。另一方面，具有不同性质的各种液体，包括水基液体、有机液体、离子液体、液态金属和其他响应性液体已被广泛应用于液基材料而获得不同的材料性能。
事实上，液基材料在自然界中无处不在。一些食虫植物（例如猪笼草）的叶片表面完全被液体层覆盖，形成了超光滑的表面；人类眼睛上的液膜为我们提供了一个非常光滑的抗污、屈光面；动物膝关节间隙中的抗磨润滑液；动物体内肺泡组织中的表面活性剂液体和胃肠道粘液等液体也起着重要生理作用。从本质上讲，这些液基材料可以为传统的固体材料带来新的界面上的物理和化学性质。同时，利用液体与固体之间的动态相互作用，进行液体与固体之间的功能界面物理化学设计，为突破一些传统材料无法解决的问题提供了更广阔的空间和设计可能性。
作者还列举了近年来各种液基材料的发展，如水凝胶、离子液体基材料、液态金属基材料、液基超滑表面、液体门控膜等。这些液基材料在能量转换与储存、废水处理、多相分离、物质吸附与捕集、特种涂层、智能柔性系统等领域越来越受到关注。在适应性、防污、防冰、防雾、自愈、无缺陷、界面传输效率高等显着优势。
最后作者对液基材料的设计、未来发展方向以及所面临的挑战和应用前景进行了讨论，提出未来液基新材料的设计开发将为生态环境、工业制造、石油化工、智慧农业、生命健康、航天科技等领域的物质检测、界面传输、能量转换与存储、微流控、人工器官、可穿戴设备等未来智能应用方向带来新思路。
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Liquid-based materials
https://doi.org/10.1360/nso/20220035