图1 槐叶萍独特的中空结构和非均质化学特性
近期，中国科学技术大学胡衍雷教授和吴东教授团队利用飞秒激光刻蚀热收缩形状记忆聚合物，在顶部限制条件下加热获得了毫米级高度四分支结构，疏水处理后通过捕获亲水SiO2微球实现了亲水顶部-疏水分叉结构的非均质化学性质（图2）。相比较直接激光刻蚀，这种基于形状记忆聚合物的自生长方法不仅提高了加工效率还实现了复杂斜分叉三维结构制备。
图2 仿槐叶萍自生长非均质结构方法
研究人员将该仿生结构置于水下，利用自主搭建的负压、正压测试系统研究了仿生结构在极端条件下的空气层保持和恢复性能。研究发现在负压-恢复测试条件下，仿槐叶萍结构（BMCSs）相比较单纯疏水分叉结构(SHBBs)和单纯疏水微柱结构（SHBPs）具有最强的空气层保持和恢复能力（图3D）。通过计算表面能，揭示了顶部亲水点在空气层恢复中的机制（图3E）。在正压-恢复测试条件下，仿槐叶萍结构（BMCSs）同样具有最强的空气层保持和恢复能力（图4），这是中空的分叉结构和非均质的化学性质协同作用结果。
图3 水下负压-恢复条件测试三种结构空气层保持和恢复性能。
图4 水下正压-恢复条件测试三种结构空气层保持和恢复性能。
该工作以“Robust Underwater Air Layer Retention and Restoration on Salvinia-Inspired Self-Grown Heterogeneous Architectures”为题发表在《ACS Nano》上。文章第一作者是中国科学技术大学博士后张亚超博士，通讯作者是中国科大胡衍雷教授和吴东教授，合作者包括中国科大王奉超教授和中科院理化所江雷院士。该研究得到国家自然科学基金委、中国博士后基金的支持。
该工作是团队近期关于飞秒激光与形状记忆聚合物相互作用相关研究的最新进展之一。在此之前，团队利用飞秒激光刻蚀热收缩形状记忆聚合物，发现了激光诱导聚合物自生长效应（Adv. Mater. 2018, 30, 1803072.），在此基础上利用不同材料的收缩特性，实现了凹角微柱结构的高效制备，并展示了在低表面能液体操控领域的应用（Nano Lett. 2021, 21, 9301-9309.）。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.1c09669