中科院深圳先进院J. Mater. Chem. A：形状记忆微阵列可控调节表面浸润特性及用于微结构可控复制

近日，中国科学院深圳先进技术研究院杜学敏副研究员（点击查看介绍）团队成功设计出形状记忆微阵列，并探索了该微阵列结构在液滴浸润特性调控与微结构可控复制应用。该项研究成果发表在材料领域权威期刊Journal of Materials Chemistry A（IF: 9.93）上，论文第一作者为课题组研究助理王娟，通讯作者为杜学敏副研究员。

近年来，微纳米阵列结构在抗冰、抗生物粘附及细胞操控等领域应用广泛。然而，传统的微阵列结构制备主要采用光刻技术，不仅制备成本高昂，工艺繁琐，耗时长久，而且所制备的微阵列结构在撤去外力后无法维持可控形变，极大限制了微阵列结构实际应用。为解决该问题，杜学敏博士研究团队在前期工作中通过仿生大自然中含羞草等植物可控形变特性（Advanced Materials, 2017, 29, 1702231；Advanced Materials Technologies, 2017, 2, 1700120），结合形状记忆材料成功实现了材料宏观形变维持（Advanced Functional Materials, 2018, 1801027）。前期研究发现，通过调节形状记忆材料所在环境温度，可实现材料的可控拉伸形变，且在外力撤销后仍可维持良好宏观形变，该研究结果为解决上述问题提供了新策略，然而微观尺度的形变特性如何仍有待探索。

在前期研究基础上，研究团队更进一步探索了形状记忆材料在微观尺度上的形状记忆特性。研究团队采用形状记忆材料制备形状记忆微阵列（图1），发现仅需较小程度拉伸（60%），即可实现该微阵列材料较大表面浸润特性改变（21°），且在10次以上可控浸润特性循环改变后，微观结构的形状回复率仍高达91%（图2）。更重要的是，采用一个形状记忆微阵列结构作为模具，通过不同程度拉伸，可复制出一系列连续形变微阵列结构（图3）。相关成果不仅为液滴浸润特性调控提供了全新方案，而且也实现了多样化微结构阵列的批量、低成本可控复制，有望促进微阵列结构在抗生物粘附、液滴操控、智能干胶等方向实际应用。

图1 不同形貌的形状记忆微柱阵列结构在拉伸至20%，40%及60%后的形貌连续可控变化，及在外力撤销后形变维持

图2 形状记忆微柱阵列可控拉伸形变后表面浸润特性改变及微结构形貌改变

图3 采用不同形貌与拉伸程度的形状记忆微柱阵列复制出来的PDMS微阵列

该研究工作得到了科技部重点研发专项（2017YFA0701303）、广东省引进创新创业团队（2013S046）、广东省特支计划（2015TQ01R292）、粤港科技合作资助计划（2017A050506040）、深圳市孔雀团队以及深圳市基础研究（JCYJ20170307164610282）等项目的资助。

该论文作者为：Juan Wang, Qilong Zhao, Huanqing Cui, Yunlong Wang, Hongxu Chen, Xuemin Du

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Tunable shape memory polymer mold for multiple microarray replications

J. Mater. Chem. A, 2018, DOI: 10.1039/C8TA04763D

导师介绍

杜学敏

http://www.x-mol.com/university/faculty/44749

【相关文献】

1. Juan Wang, Qilong Zhao, Huanqing Cui, Yunlong Wang, Hongxu Chen, Xuemin Du, Tunable shape memory polymer mold for multiple microarray replications, Journal of Materials Chemistry A, 2018, DOI: 10.1039/C8TA04763D.

2. Qilong Zhao, Juan Wang, Huanqing Cui, Hongxu Chen, Yunlong Wang, Xuemin Du, Programmed shape-morphing scaffolds enabling facile 3D endothelialization, Advanced Functional Materials, 2018, 1801027.

3. Xuemin Du, Huanqing Cui, Bin Sun, Juan Wang, Qilong Zhao, Kai Xia, Tianzhun Wu, Mark S. Humayun, Photothermally triggered shape-adaptable 3D flexible electronics, Advanced Materials Technologies, 2017, 2, 1700120.

4. Lidong Zhang, Panče Naumov, Xuemin Du, Zhigao Hu, Juan Wang, Vapomechanically responsive motion of microchannel-programmed actuators, Advanced Materials, 2017, 29, 1702231.