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近日，四川大學王玉忠院士和宋飛教授在Nature Communications上發(fā)表題為“A Confined-Etching Strategy for Intrinsic Anisotropic Surface Wetting Patterning”的研究論文(Nat. Commun. 2022, 13, 3078)。四川大學為論文唯一署名單位，化學學院環(huán)保型高分子材料國家地方聯(lián)合工程實驗室2019級博士研究生馮蕊為論文第一作者，王玉忠教授和宋飛教授為通訊作者。

自然生物啟發(fā)的圖案化潤濕差異表面近年來得到了長足發(fā)展。通過精確控制表面的局部可潤濕性，可實現(xiàn)可控潤濕、各向異性潤濕、定向粘附等獨特性能，在水汽凝結(jié)與收集、液體操控、熱管理、細胞培養(yǎng)、打印技術、生物傳感、光電制造等基礎研究和工業(yè)制造領域具有廣泛應用前景。然而，精確、復雜圖案的制備往往需依賴光刻、等離子體刻蝕、飛秒激光等手段，涉及光刻膠、光掩模等昂貴耗材的使用，限制了此類表面的發(fā)展與應用。

由四川大學王玉忠院士創(chuàng)建的環(huán)保型高分子材料國家地方聯(lián)合工程實驗室，長期從事生物基與生物降解高分子材料的基礎與應用研究工作。該團隊受可降解高分子材料分解過程因化學和物理結(jié)構改變導致材料表面潤濕性變化所啟發(fā)，提出了一種可控限域化學刻蝕策略，僅利用普通商用噴墨打印機即可實現(xiàn)精確、復雜圖案化潤濕差異表面的簡單、快速制備（例如二維碼圖案）。通過三醋酸纖維素在NaOH水溶液中的脫乙酰降解反應，結(jié)合水滴模板法與噴墨打印技術，在三醋酸纖維素多孔表面成功實現(xiàn)差異化堿刻蝕，從而制備了具有本征潤濕差異的圖案化表面。表面圖案區(qū)域與非圖案區(qū)域具有明顯潤濕差異性，并且表面潤濕性與微觀形貌可通過控制脫乙酰化程度予以調(diào)控。制備的圖案化表面在響應型信息存儲與加密、柔性電子器件的制備等領域展現(xiàn)出良好的應用前景。

表面限域刻蝕策略示意圖

噴墨打印預處理表面的快速圖案化刻蝕與信息加密防偽應用展示

該方法可克服掩膜依賴性，操作簡單易行、無需昂貴設備與耗材，可設計圖案種類豐富且精度較高。此外，這種策略還有望進一步拓展至各類可降解高分子材料，通過表面圖案化賦予可降解高分子材料更多的先進功能。該工作由國家自然科學基金聯(lián)合基金（重點項目，U21A2096）等項目經(jīng)費支持，已授權發(fā)明專利ZL 202110570617.7。

原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-30832-4

參考資料：https://chem.scu.edu.cn/info/1172/5599.htm