四川大学博士生冯蕊《Nat. Commun.》：一种无掩模限域刻蚀的表面润湿性差异图案化新策略
自然生物启发的图案化润湿差异表面近年来得到了长足发展。通过精确控制表面的局部可润湿性，可实现可控润湿、各向异性润湿、定向粘附等独特性能，在水汽凝结与收集、液体操控、热管理、细胞培养、打印技术、生物传感、光电制造等基础研究和工业制造领域具有广泛应用前景。
近年来，四川大学化学学院环保型高分子材料国家地方联合工程实验室宋飞教授团队基于纤维素、大豆蛋白等生物质材料，制备了系列具有特殊润湿性（疏水-超亲水、疏水-超疏水、亲水-超亲水以及润滑-超亲水）的功能材料（Chem. Eng. J. 2021, 422, 130119.; Chem. Eng. J. 2021, 421, 127793.; Chem. Eng. J. 2020, 383, 123168; ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 12373-12381; Chem. Eng. J. 2019, 369, 1040-1048; J. Colloid. Interf. Sci. 2019, 549, 123-132.; ACS Sustainable Chem. Eng. 2018, 6, 14679-14684; Chem. Eng. J. 2018, 352, 722-729.; Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1704956.）。但精确、复杂的图案化表面的制备往往需依赖光刻、等离子体刻蚀、飞秒激光等手段，限制了图案化润湿差异表面的发展与应用。
受可降解高分子材料分解过程因化学和物理结构改变导致材料表面润湿性变化所启发，四川大学化学学院环保型高分子材料国家地方联合工程实验室的博士研究生冯蕊近期提出了一种可控限域化学刻蚀策略，可实现精确、复杂图案化润湿差异表面的简单、快速制备。利用三醋酸纤维素在NaOH水溶液中的脱乙酰降解反应，结合水滴模板法与喷墨打印技术，在三醋酸纤维素多孔表面成功实现差异化碱刻蚀，从而制备了具有本征润湿差异的图案化表面。该方法操作简单易行、无需昂贵设备与耗材，可设计图案种类丰富且精度较高。表面图案区域与非图案区域具有明显润湿差异性，并且表面润湿性与微观形貌可通过控制脱乙酰化程度实现调控，在响应型信息存储与加密、柔性电子器件的制备等领域展现出良好的应用前景。
图1. 墨迹诱导碱水溶液差异化浸润实现图案化刻蚀
图2. 响应型信息存储与防伪应用
图3. 基于图案化表面的润湿差异实现柔性电极自铺展成形
该研究工作以“A Confined-Etching Strategy for Intrinsic Anisotropic Surface Wetting Patterning”为题发表于Nature Communications (Nat. Commun. 2022, 13, 3078)，并已获授权发明专利ZL 202110570617.7。论文第一作者和通讯作者分别为博士研究生冯蕊和宋飞教授，该工作得到国家自然科学基金联合基金（重点项目，U21A2096）等项目的资助。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-022-30832-4
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