作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 蘑菇弹簧和蘑菇柱表面
(甲和乙)蘑菇弹簧柔性表面S1，S2和S3的设计和制造，以及蘑菇柱刚性参考点
(丙和丁)蘑菇状弹簧柔性表面SS1、SS2和SS3的设计和制造，以及蘑菇状支柱刚性参考点和连接相邻头部的水平弹簧
比例尺，100微米
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aba9721 能够排斥液体的人造表面已经引起了科学和工业平台的极大关注，以创建功能性拓扑特征
但是与液滴接触的底层结构的作用还没有被很好地理解
微纳米制造的最新发展可以让研究人员构建一个类似皮肤肌肉的系统，该系统结合了界面处的液体排斥和机械功能结构
在《科学进展》杂志上发表的一份新报告中，胡松涛和一组来自中国、瑞士和美国的跨学科科学家
K
，使用三维(3-D)直接激光光刻设计了具有蘑菇状排斥头的生物感应表面
这种柔韧的弹簧状结构通过抵抗复杂形式的液滴破裂和减少液滴与表面的接触时间来提高液体排斥性
弹簧状柔性支撑的使用是一种前所未有的材料研究方法，它增强了液体排斥性，以实现出色的表面控制和液滴操纵
这项工作扩展了对排斥性微结构的研究，通过将功能性表面与机械超材料联系起来，产生功能性可能性
人造防液表面上的液滴和固体界面之间的相互作用对于自清洁、防冰和防反射技术以及集水和液滴操作的原理非常重要
研究人员对模仿自然表面的形态和化学特征感兴趣，以便在实验室中实现仿生性能
一个经典的例子是莲花效应，它通过结合分层形态和蜡基化学改性来展现防水性能
为了改善实验室中的莲花效应，研究人员模仿了弹簧尾巴的拓扑结构，在柱状支撑物的顶部有蘑菇状的柔性头，以控制液滴与表面的接触
在这部著作中，胡等人
使用灵活的微结构设计，在功能表面和机械材料两个研究概念之间架起一座桥梁，构建一个“类似皮肤-肌肉”的系统
设计和制造 结构的顶面表现为接受和反应的皮肤，而底层的支撑物则起着调节机械性能的肌肉作用
这项工作将通过将功能表面与机械超材料联系起来，为更多的功能和可能性打开机会之窗
利用双光子聚合，该团队在微纳米尺度上定制了三维结构，以实现蘑菇状弹簧设计
他们首先在SolidWorks中对柔性表面进行建模，并将设计转换成立体平版印刷格式，用涂有氧化铟锡(ITO)的熔融石英上的光刻胶进行制造
研究小组随后用化学气相沉积法在表面涂上涂层，使柔性弹簧的行为像刚性支柱
胡等
还支持一个蹦床风格的表面，垂直弹簧支撑蘑菇状的头部，水平弹簧连接相邻的蘑菇状头部，以操纵液-固界面
液滴倾斜撞击过程
水滴撞击倾斜平台上蘑菇状弹簧和蘑菇状柱表面的扩散、收缩和反弹行为，倾斜平台与机翼成45°角
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学分:科学进步，doi: 10
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aba9721 防止液滴破裂并观察扩散性能 蘑菇柱/蘑菇弹簧表面对静态水滴显示出优异的抗渗透能力，并且材料由于其表面涂层而保持结构疏水性(防水性)
该团队进行了测试，以了解水滴在不同冲击速度下的扩散和反弹行为，并将它们的形式命名为沉积(DEP)、反弹(REB)和钉扎(PIN)行为，并增加了We值(惯性力和毛细管力之间的非无量纲比率)
例如，当撞击能量增加时，热震行为继承了DEP的位置，表现出对撞击事件的有效动能抵抗
研究小组随后计算了最大扩散因子与We的函数关系
科学家们将不同表面结构之间最大扩散系数的差异归因于软材料中的粘弹性断裂
为了进一步了解撞击液滴在微结构上的扩散行为，胡等
建立一个理论展开模型，以估计在柔性或刚性表面上展开到最大直径所做的功
液滴撞击蘑菇状弹簧和蘑菇状柱表面的后收缩行为
(一)后回缩行为，包括沉积(DEP)、反弹(雷博)和钉扎(个人识别码)，作为我们的功能
(二)示例性提供的快照，用于直观显示不同时间内的不同回缩后行为
比例尺，1毫米
照片信用:S
胡，上海交通大学
学分:科学进步，doi: 10
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aba9721 恢复系数和接触时间 科学家随后计算出恢复系数I
e
，设置中两个物体碰撞后的相对速度比，用于量化液滴离开表面后的剩余动能
这种表面上的沉积/回弹(DEP-热重)转变没有揭示出弹性修正对恢复系数的影响
他们讨论了柔性支撑的改变对液滴接触时间的影响，接触时间取决于撞击的位置
通过有效的制造策略将柔性微结构固定在刚性基底上，该团队克服了液滴接触的缺点
液滴撞击蘑菇状弹簧和蘑菇状柱表面的扩散行为
(一)最大扩频因子Dmax/D0为We的函数
(乙和丙)理论传播模型，以估计在传播阶段所做的功和相应的结果作为我们的函数
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aba9721 通过这种方式，胡松涛和他的同事们在功能表面和机械材料这两个研究领域之间架起了一座桥梁，在材料表面工程中实现了类似皮肤肌肉的概念
他们在弹簧状的柔性支撑物上设计了生物感应蘑菇状防水头，从动力学上抵御液体入侵——适用于各种应用
该团队提出了一种先进的类似蹦床的结构来解决液滴接触时的结构不稳定性
他们使用三维直接激光光刻进行微纳制造，以精确复制具有可调液体排斥性的柔性表面
虽然提出的用于高精度三维直接激光光刻的纳米光刻技术提供了快速原型技术，但是该技术必须在实践中针对大规模制造进行优化
不断发展的三维打印技术将为厘米级的高通量制造效率提供更多选择
水滴撞击蘑菇簧和蘑菇柱表面的恢复系数和接触时间
(一)恢复系数Hmax/H与We的函数关系
无量纲接触时间Tc/τ为We和理论惯性-毛细极限Tc/τ = 2的函数
2学分:科学进步，doi: 10
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