許多基本的實體化學過程都發生在流體界面上。因兩相流體實體或化學性質的不同，在界面處會出現某些實體參數的突變而産生很多重要的實體化學過程，這幾乎涉及了化學、化工、材料、實體、生物等各學科領域。比如，在氣液界面上發生的蒸發、吸附、瑞利不穩定性、聲學共振等過程，對基于溶液的器件加工、表面自組裝、噴墨列印及氣泡聲學有重要的影響。在液液界面上發生的擴散、反應、粘性指進等過程，在化學合成、材料制備、工業采油等領域具有十分重要的應用。控制流體界面，有助于人們更好地了解、控制和利用這些重要的過程。然而，由于流體界面的流動性和不穩定性，對其有效調控依然是一個難題。通過固體微結構形成固定化的流體界面，可以為觀察、識别和标記提供一個穩定的平台，進而在很多研究領域具有更為重要的意義，比如分子擴散機理研究、界面反應、傳感和檢測等。
在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的大力支援下，中科院化學研究所綠色印刷重點實驗室研究員宋延林課題組科研人員近年來在納米材料印刷及圖案化領域開展了深入系統的研究。他們突破傳統印刷技術的精度極限，實作了微納米尺度精細圖案的印刷及納米功能材料的可控組裝（Adv. Mater. 2014, 26, 2501-2507；Adv. Mater. 2018, 30, 1703963），并發展了在印刷電子及可穿戴器件領域的應用（Adv. Mater. 2015, 27, 3928-3933；Adv. Mater. 2016, 28, 1369-1374）。同時使用微結構來調控氣液界面的演變，實作了對泡沫演變的可程式設計式的調控（Nat. Common. 2017, 8, 14110；Adv. Opt. Mater. 2017, 5, 1700751）。
在上述研究基礎上，他們利用微結構模闆來調控不相容的流體界面形成圖案化。利用固體微結構調控流體間互相取代過程，他們提出了一種任意不相容流體界面間的流體圖案化技術（圖1）。結合理論分析，他們提出了微結構浸潤性和幾何結構的設計原則，并用于制備不同形貌的流體圖案，實作了流體間界面的可程式設計圖案化（圖2左）。這種以微流體技術為基礎的對溶液的在微米和納升尺度的調控，在以溶液加工為主體的器件制備技術中具有重要的應用。他們把流體圖案化技術與功能材料的蒸發組裝技術結合起來，實作了微型立體光電探測器的制備，顯示出了良好的光電響應性（圖2右）。該工作在發展微型器件的制備新方法方面具有重要的意義，其成果作為前封面報道發表于近日的Adv. Mater. 2018, 1802172上。
圖1 一種普适的流體圖案化方法
圖2 可程式設計的流體圖案化及微型立體器件的制造
原文釋出時間為：2018-08-28
本文來自雲栖社群合作夥伴“
中科院之聲”，了解相關資訊可以關注“
”。