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激光诱导石墨烯打印制备空间可控的超疏水/亲水表面
摘要： 对石墨烯表面润湿性能进行空间控制是众多应用中的理想特性。传统方法采用耗时且缺乏空间调控能力的化学处理工艺实现这一目标。本研究展示了一种创新方案：通过简易便捷地调控石墨烯阵列形貌（无需化学表面改性），利用激光诱导石墨烯技术直接实现具有超亲水或超疏水特性的表面空间打印。石墨烯表面的润湿性能呈现梯度变化——片状结构表现为超亲水特性（接触角0°），而微柱与半球结构则呈现超疏水特性（接触角>150°）。通过调节CO?激光的诱导参数，我们成功制备出具有空间定制润湿性的图案，从而实现液体微图案化与流动通道化。此外，通过粘度测量研究此类表面的固液相互作用时，观察到石墨烯材料呈现"花瓣效应"，由此揭示了表面的类疏水特性。
关键词： 超疏水、超亲水、花瓣效应、激光诱导石墨烯、润湿性
更新于2025-09-23 15:19:57
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表面多功能ZnO海胆结构的简易制备
摘要： 功能性氧化锌纳米结构表面在众多应用领域具有重要价值。本研究报道了在近室温条件下简单制备出形似海胆的氧化锌表面结构——从海胆中心向外辐射出密集排列、长度达微米级的锥形纳米针。这些氧化锌海胆结构成功地在多种不同基底（包括硅(Si)、玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、铜(Cu)薄片以及种植有氧化锌纳米晶种的硅片）上以高表面密度和覆盖度形成。通过时间分辨扫描电镜观测到硅基底上氧化锌纳米结构的生长动力学过程：早期生长阶段出现"幼年"海胆结构，随后海胆纳米针的长度和密度持续增加，而尖锐的纳米针形态在整个生长过程中得以保持。同时观察到与海胆结构共生的ε-Zn(OH)2正交晶系晶体。同步辐射X射线衍射测量证实了不同生长时间纳米结构的晶体结构。 在种植晶种的硅基底上，我们发现了两阶段生长机制：先垂直排列的氧化锌纳米针阵列进行初级生长，随后在海胆状结构在纳米针阵列上方进行次级生长。实验证明了硅基底上这种具有高表面密度的尖锐纳米针海胆结构具备抗菌、减反射和润湿功能特性：首先，在大肠杆菌(E. coli)培养液中孵育24小时后，该表面能抑制细菌定殖（与对照基底——裸硅和溅射20纳米氧化锌薄膜的硅片相比）；其次，该超亲水表面（水接触角约0°）经简单硅烷化处理后可转变为超疏水表面（表观水接触角θ=159°±1.4°，接触角滞后Δθ<7°），高速摄像机捕捉到10微升水滴的弹跳现象（接触时间仅15.3毫秒）；第三，种植晶种硅基底上密集的尖锐氧化锌纳米针和海胆结构在波长范围λ=200-800纳米内呈现反射率R<1%的特性。这种通过室温简单工艺制备、可在多种基底实施的独特形貌氧化锌海胆结构，有望进一步开发多功能表面和产品配方。
关键词： 超亲水、超疏水、减反射表面、氧化锌海胆状结构、大肠杆菌、纳米结构表面
更新于2025-09-04 15:30:14
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利用纳秒激光在ABS材料上制备超疏水与超亲水表面
摘要： 采用纳秒级绿色激光在商用白色丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）表面同时制备出超疏水与超亲水表面。这些润湿行为直接源于激光诱导的表面改性。激光未制作预定义图案，而是通过将样品沿焦轴置于不同位置、以1200 DPI分辨率进行全表面激光脉冲照射实现。其变化与各实验采用的激光能量密度相关：在焦点位置使用最高能量密度时，材料表面剧烈受热使熔融物质流动，形成近乎平整的超亲水表面；而将样品偏离焦点0.8微米处使用较低能量密度时，材料流动受限且快速冷却，最终冻结为粗糙的超疏水表面。最终获得接触角大于150°、滚动角小于10°的稳定润湿特性。
关键词： 超亲水、超疏水、表面润湿性、纳秒激光表面改性、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）
更新于2025-09-04 15:30:14