2023-01-02 | 科研部 南科大唐欣课题组综述由面及体的液滴系统

近日，南科大唐欣课题组在《Droplet》上发表题为“Multifunctional Droplet-Surface Interaction Effected by Bulk Properties”的综述文章。有别于表界面修饰方法，课题组聚焦于体性质（相内分子相互作用产生，区别于两相界面处分子作用所产生的表面性质）探讨相内体性质对液固体系在结构色、流体自输运、能量收集、疏液增强、界面粘附等前沿领域的作用机制和巨大潜力。

图1物质表界面性质下的体性质极大丰富了液固二元系统的相互作用

与衬底构筑的双相系统广泛存在于各类自然现象、日常生活、工业生产中（例如凝集液滴在仙人掌锥刺上的单向自输运对其生存至关重要，气泡或液滴在表面的成核、生长及脱附对相变传热有重要影响），通过改变表界面性质来调控两相相互作用已成为现有研究范式。

液滴栖于固体表面是生活中最为常见的一类二元系统。洗眼液在角膜上的润湿铺展，水滴在荷叶表面的聚敛成球等现象都能说明，对表界面性质的修饰是调控液固相互作用的最直接手段。然而，人们常聚焦于表面理化性质（液滴表面张力、衬底微纳结构、表面化学组成、荷电状态等）对液固交互的影响，而忽视了“海面之下的强大暗流”。

关于液滴系统的新近研究隐约含蓄却不约而同地指向同一方向，即除表界面性质外，两相的体性质（折射率、介电常数、蓄热系数、热导率、压电常数等）对系统性能的提升和新功能的发掘均有巨大作用。仅调控表界面性质这类旋钮，液固作用已展示了极为丰富的图景（超润湿、饼状弹跳、单向铺展、微液滴自驱离等）。进一步调控体性质这第二类旋钮后，该二元系统变得更为多姿多彩，不仅发现了透明液滴虹彩、液滴运动自生电荷、晶体表面叉状液滴流动、凝固液滴自剥落等反直觉现象，也孕育了液滴高速自输运、液滴发电机、高温热甲等独辟蹊径的优异设计。

图2液滴系统相关进展时间线，蓝、紫底色分别标识起核心作用的表界面性质和体性质

该综述明确了体性质在这些前沿进展中所扮演的关键角色，梳理了其具体作用机理，也讨论了面体性质有机结合的实现路径。最后讨论了体性质在液滴系统中所蕴藏的巨大潜力和发展机遇。

南方科技大学力学与航空航天工程系助理教授唐欣为论文第一作者，南方科技大学为论文第一单位。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/dro2.38

供稿：力学与航空航天工程系

通讯员：史露静

编辑：曾昱雯