Droplet | 综述文章 | 软材料中的液滴

文摘   2024-11-13 15:00   吉林  

文章导读

微小的液滴在生活中无处不在。因其独特的性能被广泛应用于绘画、热传输、酶筛选、单细胞分析、合成化学、合成生物学和实验室小型化等领域。将液滴引入到软材料体系作为近二十年飞速发展的新兴体系,依赖于液滴独特的性能赋予材料各种优良的性能,被广泛应用于各种领域,例如自修复材料、自清洁表面、自润滑表面、信息加密、刺激响应、辐射制冷、多孔材料、导电材料、柔性电子、生物医药和软机器人等。虽然在液滴基软材料的制备和应用研究方面已经取得了较多成果,但仍处于初级阶段,面临许多挑战。


近期,电子科技大学基础前沿研究院的在读博士生王宏,电子科技大学长三角研究院(湖州)的熊新红博士,成都大学的杨莉博士,电子科技大学基础前沿研究院的崔家喜教授在《Droplet》期刊上共同发表“Droplets in soft materials”《软材料中的液滴》综述文章,系统地总结了液滴基材料的制备方法,典型的体系,独特的性能和各种应用。


该综述首先介绍了制备方法,根据原理不同,将其分为刺激诱导相分离法、乳液固化法、蒸汽刻蚀法等。在此基础上,根据液滴(水滴、油滴、液体金属液滴)与基质的互溶性将报道的实例分为五类,分别是水滴在亲水性聚合物材料中和疏水性聚合物材料中、油滴在互溶性聚合物材料中和非互溶性聚合物材料、液体金属液滴在聚合物体系中。并详细的讨论了它们所展现出的独特的性能。然后,讨论了这些液滴体系的应用,包括自愈合、防污表面、防伪、辐射冷却等。最后,提出了该课题的发展前景和面临的挑战:1)开发新的材料体系,更好地拓展材料的应用范围;2)开发更多的液体体系,例如油滴嵌入水凝胶或者水滴嵌入有机凝胶;3)精确的控制液滴结构的大小和均一性;4)建立普适性的性能预测机理。



图1液滴基软材料的典型结构、制备、性能和应用


图2 微相分离制备液滴结构:(a)微相分离示意图;(b)热诱导微相分离;(c)溶液诱导微相分离;(d)微相分离形成的三种结构;(e)微相分离形成的不同液滴体系的相图


图3 液滴结构的特性:(a)自调节液体分泌系统;(b)蚯蚓的自分泌和相应的示意图;(c)含液滴的凝胶膜的制备和释放机理;(d)溶剂挥发诱导液滴定位分布


图4 液滴基自修复:(a)液体微胶囊修复示意图;(b)液滴诱导材料修复示意图;(c)液滴诱导PDMS材料自修复;(d)液滴诱导PDMS材料自修复微观结构图


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原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/dro2.24


通讯作者简介


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崔家喜

电子科技大学

电子科技大学基础与前沿研究院教授,国家青年人才,四川省青年人才,成都市“蓉漂计划”专家,四川省学术和技术带头人。2008 年博士毕业于北京大学,先后在北京大学、德国马普高分子所、哈佛大学等国内外知名高校或科研机构从事化学领域的研究工作。主要研究方向包括:仿生聚合物材料、聚合物涂层和界面、聚合物网络结构、水凝胶、自修复材料、生物医用材料等。在Nat. Mater.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、JACS、Angew. Chem. In. Ed.等国际著名期刊发表学术论文100多篇,引用4300多次;H指数38;i10指数77。编写英文专著(章节)2部。

期刊简介

Droplet是吉林大学与Wiley共同出版的国际性跨学科开放获取期刊。

Droplet旨在成为跨学科的高水平学术交流平台,展示液滴和气泡相关领域的前沿研究成果,推进国际科研传播与合作。

期刊主编由中国科学院院士任露泉教授和美国加利福尼亚大学洛杉矶分校C. J. Kim教授担任。执行主编由香港城市大学王钻开教授担任。编委会由来自16个国家和地区的58名国际知名专家学者组成。

期刊主页
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张成春教授,王丹编审

国际仿生工程学会
学会旨在增进各国仿生学者之间的学术交流与合作,推动仿生工程领域科学研究的发展,提升仿生工程人才的培养教育水平。学会秘书处常设在中国长春吉林大学,是目前在中国教育部所属高校中唯一设立秘书处的国际学术组织。
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