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　　袁志好教授團(tuán)隊(duì)在親水材料超疏水機(jī)制研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展

　　超疏水(Superhydrophobic)是指表面上水的表觀接觸角超過150°的一種特殊表面現(xiàn)象，它在自清潔材料、微流體裝置以及生物材料等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。近年來利用內(nèi)在親水功能材料構(gòu)建具有光、電和超疏水多功能微納結(jié)構(gòu)表面引起人們的極大興趣。

　　固體表面的潤濕性是由表面粗糙度和表面化學(xué)性質(zhì)共同決定，其表面超疏水性一般都?xì)w因于其粗糙表面的凹槽結(jié)構(gòu)可以束縛空氣從而形成氣固復(fù)合表面(即“束縛空氣層”模型)的緣故。然而，這種“束縛空氣層”模型無法合理解釋內(nèi)在親水材料的粗糙表面為什么能夠超疏水。雖然近年來許多理論和實(shí)驗(yàn)研究試圖揭示親水材料超疏水性能的起源，但迄今都無法解釋為何親水材料的粗糙表面的“束縛空氣層”在水下是穩(wěn)定的，也不能合理說明為什么親水材料的超疏水表面普遍存在對水滴的高粘滯“釘扎”現(xiàn)象。

　　近日，我校材料學(xué)院袁志好教授團(tuán)隊(duì)針對親水材料的超疏水機(jī)制研究取得重要進(jìn)展。該研究團(tuán)隊(duì)使用多種具有結(jié)構(gòu)代表性的親水性氧化物為模型材料，巧妙地設(shè)計(jì)并研究了氣氛環(huán)境與處理方式對材料表面狀態(tài)以及超疏水性能的影響。結(jié)合密度泛函理論計(jì)算指出，氧空位的存在使得內(nèi)在親水材料表面對氧氣分子的吸附能力大于對水分子的吸附。在此基礎(chǔ)上，通過對由親水材料構(gòu)建粗糙結(jié)構(gòu)的表面缺陷與表面潤濕性的深入研究分析，提出了親水氧化物材料的超疏水行為起源于表面氧空位誘導(dǎo)的氧氣偏愛吸附，而不是通常認(rèn)為的“束縛空氣層”機(jī)制。該研究成果以題為“The origin of superhydrophobicity for intrinsically hydrophilic metal oxides: A preferential O2-adsorption dominated by oxygen vacancy”發(fā)表在專業(yè)領(lǐng)域頂級(jí)期刊Angew. Chem. Int. Ed. (DOI: 10.1002/anie.201909121; 全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201909121)上。

　　他們所提出的超疏水新機(jī)制不但成功地解釋了粗糙氧化物材料表面存在較高的水滴靜態(tài)疏水角(接近甚至大于150o)的起源，同時(shí)還非常合理地解釋了粗糙氧化物材料表面對水滴高粘滯以及“釘扎”現(xiàn)象?；谒岢龅男聶C(jī)制，他們利用內(nèi)在親水的功能氧化物材料成功設(shè)計(jì)出了具有優(yōu)越憎水行為的超疏水表面。相關(guān)研究成果有力推進(jìn)了對自然和人造表面超疏水行為作用機(jī)制的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，同時(shí)也為通過缺陷工程調(diào)控、設(shè)計(jì)新型潤濕性材料表面提供了全新的思路。

　　這篇論文以天津理工大學(xué)為唯一單位，由我校材料學(xué)科袁志好教授團(tuán)隊(duì)和王成教授課題組合作完成，齊高璨老師為第一作者，該論文得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，天津市光電重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目的支持。

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