Addressing the direct control of surface wettability has been a significant challenge for a variety of applications from self-cleaning surfaces to phase-change applications. Surface wettability has been traditionally modulated by installing surface nanostructures or changing their chemistry. Among numerous nanofabrication efforts, the chemical oxidation method is considered a promising approach because it allows cost-effective, quick, and direct control of the morphologies and chemical compositions of the grown nanofeatures. Despite the wide applicability of the surface oxidation method, the precise control of wetting behaviors through the growth of nanostructures has yet to be addressed. Here, we investigate the wetting characteristics of heterogeneous surfaces that contain two-level features (i.e., nanograsses and nanoflowers) with different petal shapes and structural chemistry. The difference in growth rates between nanograsses and nanoflowers creates a time-evolving morphology that can be classified by grass-dominated or flower-dominated regimes, which induces a wide range of water contact angles from 120 to 20°. The following study systematically quantifies the structural details and chemistry of nanostructures associated with their wetting characteristics. This investigation of heterogeneous surfaces will pave the way for selective growth of copper nanostructures and thus a direct control of surface wetting properties for use in future copper-based thermal applications.

中文翻译：

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通过包含两级纳米特征的异质表面控制润湿性能

从自清洁表面到相变应用，解决直接控制表面润湿性一直是一项重大挑战。传统上，通过安装表面纳米结构或改变其化学性质来调节表面润湿性。在众多的纳米制造工作中，化学氧化方法被认为是一种有前途的方法，因为它可以经济高效，快速，直接地控制生长的纳米特征的形态和化学组成。尽管表面氧化方法具有广泛的适用性，但仍未解决通过纳米结构的生长来精确控制润湿行为的问题。在这里，我们研究了包含两级特征（即，纳米草和纳米花）具有不同的花瓣形状和化学结构。纳米草和纳米花之间的生长速率差异产生了随时间变化的形态，可以通过草为主或花为主的方式进行分类，这会导致120至20°的宽广的水接触角。以下研究系统地量化了与其润湿特性相关的纳米结构的结构细节和化学性质。对异质表面的研究将为铜纳米结构的选择性生长铺平道路，从而直接控制表面润湿性，以用于未来的铜基热应用。纳米草和纳米花之间的生长速率差异产生了随时间变化的形态，可以通过草为主或花为主的方式进行分类，这会导致120至20°的宽广的水接触角。以下研究系统地量化了与其润湿特性相关的纳米结构的结构细节和化学性质。对异质表面的研究将为铜纳米结构的选择性生长铺平道路，从而直接控制表面润湿性，以用于未来的铜基热应用。纳米草和纳米花之间的生长速率差异产生了随时间变化的形态，可以通过草为主或花为主的方式进行分类，这会导致120至20°的宽广的水接触角。以下研究系统地量化了与其润湿特性相关的纳米结构的结构细节和化学性质。对异质表面的研究将为铜纳米结构的选择性生长铺平道路，从而直接控制表面润湿性，以用于未来的铜基热应用。