五十公里桃花坞

不沾雨水!中科大发明“电响应型自清洁智能窗”

发布时(shi)间:2020-07-02

智能(neng)窗(chuang),顾名思义:一种透光度(du)可(ke)在“模(mo)糊”与(yu)“清晰”之间(jian)进行可(ke)逆转换(huan)的智(zhi)能窗(chuang)口(kou)材(cai)料(liao)(liao)。发展智(zhi)能窗(chuang)口(kou)材(cai)料(liao)(liao)及器件在个(ge)人隐私防护及智(zhi)能天窗(chuang)等领域具有重(zhong)要(yao)意义。

最近,中科(ke)大精密仪器(qi)系李家(jia)文副教(jiao)授与(yu)吴东教(jiao)授领导的(de)研(yan)究小组,通过(guo)赋予传统(tong)智能窗口(kou)以优异的(de)斥液功能,研(yan)发出一种具有双重功能的(de)电(dian)响应型(xing)自清洁表(biao)面,无(wu)论是(shi)水滴(di)还是(shi)其(qi)他(ta)典型(xing)液滴(di),都可在超低电(dian)压(ya)刺激下从钉扎(zha)状态转变(bian)为滚动滑(hua)落,与(yu)此同时其(qi)透光(guang)度也会由“模(mo)糊”变为“透明”。

自然(ran)界总(zong)是(shi)给人们以诸多灵感,猪笼草之所以能够轻易诱捕昆虫,皆(jie)因其具有神奇(qi)的表界面,即在其多孔(kong)的固(gu)/气界面“插(cha)入”了(le)一层液体(ti),通过降低其表界面摩擦阻尼系数,从而限(xian)制了(le)猎物“逃脱”。受此启发,他们利用激光程序化(hua)扫描(miao)诱导具有微(wei)(wei)纳米复(fu)合结构(gou)的超(chao)(chao)疏水微(wei)(wei)柱阵列。随后(hou),通过热旋涂(tu)法(fa),经流平、冷(leng)缩等过程将石蜡(la)灌注上述结构(gou)。进一步地(di),利用凝胶键合法(fa)植入了(le)超(chao)(chao)柔(rou)且(qie)透明的银纳米线(xian)薄膜加(jia)热器,成功(gong)制备了(le)一种原(yuan)位电响应型超(chao)(chao)滑表面(以(yi)上工作在工程与材料科学实(shi)验(yan)中心(xin)微系统平台完成)。通过原(yuan)位加载(zai)/卸载电(dian)压控制(zhi)润滑层相变(bian)温度,即(ji)可完成液滴(di)的(de)(de)粘附/脱附以及光(guang)线(xian)的(de)(de)模糊/透过(guo)。

   


A为电响应(ying)超滑表面的加(jia)工工艺,图B-G是对应的表征与(yu)电子图(tu)片,图(tu)H和(he)I分别是加载电压前后的(de)透(tou)光(guang)性与表面粘附性对比照片

基(ji)于此(ci),研究者通过概念验证(zheng)的(de)方法,利用该制动器实现了室内(nei)温度管理以(yi)及光学可视化编程等应用展(zhan)示(shi)。

 


A为制(zhi)动器(qi)用(yong)于温度管理概念图(tu)(tu),图(tu)(tu)B是(shi)概念验(yan)证(zheng)自搭建装置示意图(tu)(tu),图(tu)(tu)C和(he)D对应加载(zai)电压前后透光率及实(shi)测温度曲线,图(tu)(tu)E为利用(yong)并联制(zhi)动器(qi)实(shi)现(xian)光学编码(ma)。

该研究的最大意义在于,通过快(kuai)速的激光直写、石蜡(la)灌注、柔性(xing)银纳米线薄(bo)膜加(jia)热(re)器集成,制备出(chu)原位(wei)电激发(fa)、便携化、适用(yong)于二维/三(san)维的双重(zhong)(zhong)功能(neng)制(zhi)动器,对(dui)于多功能(neng)材料(liao)及器件的开(kai)发有着重(zhong)(zhong)要的启(qi)示作用。

该论(lun)(lun)文第(di)一作者为中国科学(xue)技术(shu)大学(xue)精密仪器(qi)系(xi)陈超(chao)副(fu)研(yan)究员,该论(lun)(lun)文得(de)到国家自然(ran)科学(xue)基(ji)(ji)金(jin)(jin)、中央高校青(qing)年创新基(ji)(ji)金(jin)(jin)、中国博士后基(ji)(ji)金(jin)(jin)以及(ji)墨子杰出青(qing)年基(ji)(ji)金(jin)(jin)等(deng)项目的支持,感谢(xie)工程与材(cai)料科学(xue)实验(yan)中心(xin)微系(xi)统加工平台帮助。

参考文献(xian):Chao Chen, Zhouchen Huang, Suwan Zhu, Bingrui Liu, Jiawen Li, Yanlei Hu, Dong Wu, Jiaru Chu. In Situ Electric-induced Switchable Transparency and Wettability on Bioinspired Paraffin-impregnated Slippery Surfaces. Adv. Sci. 2021, 2100701


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