江雷教授仿生功能界面材料的制備及物理化學(xué)性子研究中科院院士44歲美國國家工程院外籍院士超疏水材料<2006年>

1，一步溶液浸漬法制備加工穩(wěn)固的仿生超疏水外觀

One-step solution-immersion process for the fabrication of stable bionic superhydrophobic surfacesAdv. Mater.被引=331次  期刊IF=18.96

仿生形態(tài)發(fā)生技術(shù)對合成納米、微米尺度的無機晶體和有機/無機復(fù)合材料十分流行，能夠正確控制材料的尺寸、形態(tài)、取向、組織和復(fù)雜形態(tài)。眾所周知，形態(tài)發(fā)生過程已經(jīng)被用來制造獨特的功能性外觀，諸如具有自清潔功能的超疏水外觀等。超疏水外觀的制備方法多樣，大多數(shù)是對蓮花葉片外觀的仿生，但都有肯定的局限性，如工作環(huán)境受限、材料價格昂貴、耐候性持久性差等。

本文，作者介紹了一種特別很是簡易可行的方法，構(gòu)造了一種環(huán)境穩(wěn)固性強的脂肪酸金屬羧酸鹽超疏水外觀。這種超疏水外觀對工業(yè)應(yīng)用十分緊張，對長期以來困擾人們的金屬或合金材料的環(huán)境污染和銹蝕題目提供了解決方法。作者以銅板為例，只需將銅板或者任何外觀覆蓋銅的基板，在室溫下浸漬在一種多碳脂肪酸溶液中，便可成功在銅板外觀生成十分穩(wěn)固的仿生超疏水外觀，其本質(zhì)上是生成了形似花朵的群簇涂層Cu(CH3(CH2)12COO)2，與水的接觸角約為162°。這為工業(yè)化生產(chǎn)超疏水外觀開拓了一條寬廣的道路。

2，可控潤濕性和光致變色性的雙重相應(yīng)氧化物薄膜

Controlling wettability and photochromism in a dual-responsive tungsten oxide filmAngew. Chem. Int. Edit.被引=127次  期刊IF=11.079

作者通過天真的電化學(xué)沉積法制備了一種性能優(yōu)秀的雙外觀的功能化的氧化鎢薄膜。這種薄膜可以通過交替的UV光照射和陰郁中保存的方法來實如今超疏水和超親水的可逆性變化。這一征象每每伴隨著光致變色征象。

3，雙相應(yīng)外觀——超親水和超疏水性的轉(zhuǎn)換

Dual-responsive surfaces that switch superhydrophilicity and superhydrophobicityAdv. Mater.被引=193次   期刊IF=18.96

通常，超疏水外觀的接觸角（CA）大于150度，能夠通過調(diào)控疏水外觀的拓撲形貌；而超親水外觀CA約為0度，能夠通過三維或二維毛細效應(yīng)來實現(xiàn)。文獻中有報道過在諸如溫度、pH值、光等單一的外界條件作用下，外觀的親疏水性能發(fā)生變化的單一相應(yīng)性，但還沒有能夠在超疏水和超親水性之間變化的雙相應(yīng)型外觀的報道。

本文中，作者報導(dǎo)了一種具有可調(diào)的潤濕性的雙應(yīng)激相應(yīng)型外觀，在超疏水和超親水性之間發(fā)生可逆的變化，并同時對溫度和pH值具有相應(yīng)性。作者在平整和粗糙的硅基片外觀制備P(NIPAAm-co-AAc)薄膜（即N-異丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物薄膜）。超親水性和超疏水性之間的可逆變化，能夠在很窄的溫度轉(zhuǎn)變范圍（約10℃）和很寬的pH值轉(zhuǎn)變范圍（約10）中發(fā)生。這種雙應(yīng)激相應(yīng)舉動是基于外觀化學(xué)轉(zhuǎn)變和外觀粗糙度轉(zhuǎn)變的結(jié)合。在單一的PNIPAAm薄膜只對溫度相應(yīng)性的基礎(chǔ)之上，雙應(yīng)激性的P(NIPAAm-co-AAc)薄膜，因為加入了對pH敏感的丙烯酸組分，而對pH值產(chǎn)生了相應(yīng)性。此外，這種共聚物的低臨界共融溫度（LCST）隨pH的增長時可調(diào)的。

4，腐蝕性環(huán)境中的穩(wěn)固超疏水導(dǎo)電聚苯胺/聚苯乙烯薄膜

Stable, superhydrophobic, and conductive polyaniline/polystyrene films for corrosive environmentsAdv. Funct. Mater.被引=199次   期刊IF=11.382

作者通過簡單的靜電紡絲的方法制備了具有蓮花葉片結(jié)構(gòu)的聚苯胺(PANI)/聚苯乙烯（PS）復(fù)合薄膜。在寬pH范圍中的酸、堿溶液和氧化性溶液中，這種薄膜能夠體現(xiàn)出穩(wěn)固的超疏水性和導(dǎo)電性。特別的外觀成分和外觀形貌是產(chǎn)生這種不同平凡性子的緊張因素。苯乙烯組分能夠強烈地影響復(fù)合薄膜的形貌，而體現(xiàn)出不同的超疏水性和導(dǎo)電性。（聚苯胺經(jīng)摻雜后具有導(dǎo)電性，是一種導(dǎo)電高分子。）

(, 2007, 23, 9. DOI: 10.1021/la063039b.  )

（, 2007, 19, 17. DOI: 10.1002/adma.200601946 ）

（. 2007, 129, 6. DOI: 10.1021/ja065537c ）

（, 2007, 19, 21. DOI: 10.1002/adma. 200700934  ）

（ 2007, 46, 21. DOI: 10.1002/anie.200700439 ）

  （ 2007, 19,18. DOI: 10.1002/adma.200602334 6）

（, 2007, 3, 2. DOI: 10.1039/b612667g ）

（,2007, 19, 16. DOI: 10.1002/adma.200602135. ）

<2008年>

13，花瓣效應(yīng)-具有高粘附力的超疏水狀況

Petal effect: A superhydrophobic state with high adhesive forceLangmuir被引=601次，期刊IF=3.993

紅玫瑰花瓣外觀具有層狀的微乳突和納米褶皺，這些微納結(jié)構(gòu)為超疏水性提供了充足的粗糙度，同時也產(chǎn)生了對水的高粘附力。花瓣上的水滴呈現(xiàn)出球形，但將花瓣顛倒后卻不易滾落。作者把這種征象稱為“花瓣”效應(yīng)，可與聞名的“蓮花”效應(yīng)類比。作者通過對花瓣外觀的模擬，使人工生產(chǎn)的仿生聚合物薄膜外觀也具有了清晰的納米壓花結(jié)構(gòu)。

（, 2009, 21, 37.  DOI: 10.1002/adma.200900686  ）

<2010年>

15，潤濕蜘蛛絲上水滴的定向收集

Directional water collection on wetted spider silkNature被引=384次  期刊IF=38.138

不論是植物照舊動物，其生物膜外觀的微、納尺度的結(jié)構(gòu)特征每每控制著外觀與水的相互作用，也即潤濕性。天然界中有一個風(fēng)趣的例子，沙漠中的甲殼蟲行使背部微米尺度的圖案化的親水和疏水區(qū)域來收集空氣中的水分。作者對草間蟱蛛的蛛絲結(jié)構(gòu)及性子進行了詳細的研究，作者發(fā)現(xiàn)蛛絲具有的特別結(jié)構(gòu)使其在軸節(jié)和節(jié)點之間具有外觀能梯度以及不同的Laplace壓力降，兩種因素共同導(dǎo)致了在蛛絲的軸節(jié)附近能夠持續(xù)賡續(xù)地定向的進行水滴的凝聚和收集。基于對蜘蛛絲研究的啟發(fā)，作者設(shè)計了人工纖維，模擬了蛛絲的結(jié)構(gòu)特點，使其具有定向的水收集性能。

（, 2011, 23, 4. DOI: 10.1002/adma.201001688  ）

<2012年>

17，微米/納米結(jié)構(gòu)外觀的抗冰性能

Icephobic/Anti-Icing Properties of Micro/Nanostructured SurfacesAdv. Mater.被引=124次   期刊IF=18.96

人們基于仿生曉暢了生物潤濕性的機理，從而制備出了多種多樣的超疏水外觀。技術(shù)的提拔，也使得基于仿生的材料結(jié)構(gòu)的制備越來越邃密。但許多室溫下穩(wěn)固的超疏水性能在低于零度時就失效了。疏水性和抗冰性對于諸如機翼、發(fā)電塔、雷達等長久處于低溫的器件十分緊張，一旦結(jié)冰將難以工作甚至損壞。

近期，一種ZnO納米毛發(fā)組成的外觀實現(xiàn)了超疏水和抗冰性同一結(jié)合，這重要基于這種材料的納米結(jié)構(gòu)和低外觀能。作者受到蝴蝶同黨微-納結(jié)構(gòu)特征的啟發(fā)，并結(jié)合機械加工和晶體生長，對具同時具有穩(wěn)固的超疏水性和抗冰性的外觀微觀結(jié)構(gòu)進行了研究，研究了微米尺度結(jié)構(gòu)和納米尺度結(jié)構(gòu)對外觀性能的影響。

18，靜電紡絲法制備具有高油吸附能力多孔結(jié)構(gòu)的纖維薄膜

Electrospun Porous Structure Fibrous Film with High Oil Adsorption CapacityACS Appl. Mater. Interfaces被引=103  期刊IF=7.145

通過靜電紡絲法制備一種低成本的高油吸附性的PS薄膜。不同的纖維直徑和多孔纖維外觀拓撲結(jié)構(gòu)在油吸附性能和油水星散中起到緊張作用。作者分別用柴油、硅油、花生油、機油對這種PS薄膜的吸油性能進行了測試，效果注解吸油性能高于通俗的沒有多孔結(jié)構(gòu)的纖維吸附劑。即使是很薄的多孔PS薄膜吸附劑同樣具有出色的油水星散能力。

 Chem. Sci.被引=95次平均=23.75期刊IF=9.144

油水星散對于越來越多的工業(yè)含油廢水泄漏和原油泄漏等緊急事件十分緊張。具有特別潤濕性的薄膜材料常用于油水的星散。然而，制備高能效和穩(wěn)固的適合特定油水星散的薄膜仍然是一個挑釁。沸石薄膜獨特的氣孔性，出色的化學(xué)穩(wěn)固性、熱穩(wěn)固性以及機械穩(wěn)固性等都十分引人注目。本文中，作者首次展示了沸石涂覆的網(wǎng)片薄膜在重力驅(qū)動下的油水星散，實現(xiàn)了對多種不同類型油的高效星散，這是基于沸石外觀出色的超親水性和水下的超疏水性。

20，超疏水和超親水的PVDF薄膜用于水油乳劑的高通量高效星散

Superhydrophobic and Superoleophilic PVDF Membranes for Effective Separation of Water-in-Oil Emulsions with High FluxAdv. Mater.被引=173次  期刊IF=18.96

本文，作者介紹了一種簡易的方法來制備超疏水-超親水的聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜，重要行使了在惰性溶劑誘導(dǎo)下發(fā)生的相反轉(zhuǎn)征象。這種薄膜可有用星散沒有外觀活性劑和有外觀活性劑存在的水油乳劑，僅需通過重力驅(qū)動即可，并且有很高的星散服從。更值得一提的是，該膜具有很高的通量，是商用的高壓驅(qū)動的濾膜的數(shù)倍，且易于循環(huán)行使。

21，仿生多功能泡沫具有自清潔和油水星散功能

Bioinspired Multifunctional Foam with Self-Cleaning and Oil/Water SeparationAdv. Funct. Mater.被引=113次  期刊IF=11.382

油水星散是一個世界性的挑釁。受到天然界中具有自清潔性的蓮花也和多孔生物材料的啟示，作者設(shè)計制備出了同時具有超疏水性和超親水性的聚氨酯（PU）泡沫，它密度低、質(zhì)輕并且超疏水，因此能輕松的漂浮在水上。此外，這種泡沫材料對腐蝕性液體有強排斥性，具有清潔功能和油水星散功能，集多功能為一體。作者盼望，這種低成本的制造工藝能夠廣泛地應(yīng)用在多用能泡沫的生產(chǎn)中，以便在大面積油品泄漏的清理中加以應(yīng)用。

（, 2014, 53, 3. DOI: 10.1002/ anie.201308183   ）

Feature Article綜述文獻Switchable Adhesion on Liquid/Solid Interfaces（Feature Article）

（ 2010被引=112次  期刊IF=11.382Special wettable materials for oil/water separation（Feature Article）

（, 2014被引=143次 期刊IF=8.262Bioinspired Surfaces with Superwettability: New Insight on Theory, Design, and Applications（Review）

（, 2015被引=49次  期刊IF=37.369Bioinspired Interfaces with Superwettability: From Materials to Chemistry（Review） 

（, 2016被引=8次  期刊IF=13.038