专家介绍:
研究员在仿生超浸润与高效传质传热微纳界面研究领域获得了重要进展,先后在Nature、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、ACS Appl. Mater. Interfaces等国际知名杂志发表论文50余篇,他引7000多次;已授权中国发明专利11件。
仿生超浸润研究代表性成果如下:揭示了水黾腿超疏水机制(Nature 2004,第一作者);揭示了蚊子复眼超疏水防雾机制(Adv. Mater. 2007,第一作者);系统研究了超疏水纳米多孔结构表面黏附力调控机制(Adv. Mater. 2009,通讯作者);设计制备了非粘超疏水棱状纳米针阵列结构(Adv. Funct. Mater. 2010,通讯作者);报道了聚合物类蛾眼纳米突起结构优异的宽谱广角抗反射与超亲水防雾功能(Small 2014,通讯作者);
冷凝微滴自去除生物界面的人工仿制:提出并证实了“先采用一步高电场阳极氧化-剥蚀工艺在铝箔表面快速定制六方排列且周期可控的凹坑图案,再采用多步温和阳极氧化-腐蚀工艺实现纳米渐变孔原位定制”这一创新思路的可行性(Appl. Mater. Interfaces, 2012, 通讯作者;Chem. Commun., 2012,通讯作者;Electrochim. Acta, 2013,通讯作者);基于模板辅助纳米压印及化学可控腐蚀实现仿蝉翼聚合物纳米乳突及纳米锥阵列结构的可控制备,考察其冷凝过程并揭示了纳米乳突顶部尖锐化是确保冷凝微滴融合自去除的关键(Adv. Mater. Interfaces, 2015,通讯作者)。
冷凝微滴自去除机理研究:采用扩散受限湿化学晶体生长及疏水化学修饰技术实现了固液黏附极低的密排列纳米针构型(ChemPhysChem, 2014,通讯作者);报道密排列纳米针构型具有冷凝微滴融合自去除功能,理论揭示:密排列纳米针及疏水化学的协同可赋予材料表面极低的固-液界面黏附,这是确保冷凝微滴利用自身融合释放的微弱过剩表面能实现自弹射去除的关键(J. Phys. Chem. Lett., 2014, 5, 2084,通讯作者)。
冷凝微滴自去除构型研究:提出了冷凝微滴自去除界面构筑单元的设计原理:①控制特征间距在亚微米尺度以避免水汽侵入;②控制表面形貌呈离散突起以尽可能减小固-液黏附;③控制足够的高度或深度以避免冷凝液的悬浮液桥接触到结构底部。根据这一原理先后设计开发了纳米粒子多孔构型(Angew. Chem. Int. Ed., 2015,通讯作者)、纳米棒-孔复合构型(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015,通讯作者;ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015,通讯作者)以及纳米针锥阵列构型(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014,通讯作者;ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015,通讯作者;ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015,通讯作者;Adv. Mater. Interfaces, 2016,通讯作者)。
高效冷凝传热纳米界面研究:研发了冷凝传热表征装备;利用电化学沉积及自组装单层硫醇化学修饰技术在铜材表面原位生长具有冷凝微滴自去除功能镍纳米锥阵列结构并实现冷凝传热系数89%的增强(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 通讯作者);设计微观三维粗糙的超疏水棱槽纳米针簇,其冷凝传热系数相比光滑疏水铜表面可提升125%,该增强因子是美国麻省理工同行报道值的四倍(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015,通讯作者);受先进材料杂志主编约稿,介绍了仿生冷凝微滴自驱离表面的研究进展(Adv. Mater. 2017,通讯作者);提出并证实超疏水密排列准直纳米针构型是一种理想的冷凝传热界面,其冷凝传热系数相比光滑疏水铜表面最大可增强 320%(Adv. Funct. Mater. 2018,通讯作者)。
基于冷凝微滴自驱离功能界面证实了低能耗除露防霜及防冻雨结冰概念的可行性:证实冷凝微滴自驱离纳米表面不仅具有优异的延迟结霜功能,结合间歇式微热辅助可实现表面持续无霜(ACS Appl. Mater. Interfaces 2014,通讯作者),而且具有冻雨不沾和防结冰功能(ACS Appl. Mater. Interfaces 2015,通讯作者);提出了铝材表面阳极氧化铝棒−孔复合结构多步法和一步法电化学原位生长工艺并初步验证这种构型可实现小尺度冷凝微滴自去除功能(ACS Appl. Mater. Interfaces 2015;ACS Appl. Mater. Interfaces 2015,通讯作者)。