《Prog Org Coat》通过高效模板辅助转印技术制备金属基超两相拒油表面

本研究结合纳秒激光直写技术与模板辅助转印技术，提出了一种高效低成本的制备方法，成功在金属基板上制造了具有超疏油/超疏油性的超双疏表面，展示了其在自清洁、油滴操控及油基微反应器领域的广泛应用前景。

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  论文标题 ：A highly efficient template-assisted transfer method for preparing metal-substrate superamphiphobic surfaces with re-entrant microarrays

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  期刊名称 ：Progress in Organic Coatings

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  发表日期 ：2026年5月13日

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  原文链接 ：https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2026.110222

这项研究以高效模板辅助转印法制备金属基超两相拒油表面 为题，发表在《Progress in Organic Coatings》期刊上。研究通过结合纳秒激光直写技术与模板辅助转印技术，成功在金属表面制造出具有春尾虫启发式“类蘑菇型重入结构”微结构的超疏水性表面。🔬

背景知识

超疏水性表面因其独特的液滴拒绝能力，在自清洁、抗污染、液体运输等方面有着广泛的应用前景。春尾虫的皮肤表面覆盖着重入型的微结构，表现出优异的超双疏性能，并能有效排斥水、油等低表面张力的有机液体。受到自然界这些微结构的启发，科学家们也尝试制造类似的超双疏表面。

然而，传统的制造方法（如光刻、3D打印、反应离子蚀刻等）往往需要昂贵的设备与复杂的工艺，而且常常受到材料选择的限制，难以在常规金属材料上制造复杂的结构。最近， 纳秒激光直写技术 （NLDW）成为一种有效的手段，能够在各种金属基板上大面积、高效率地制造生物启发的微纳结构，但由于制造的微结构形状过于复杂，难以直接用此技术实现重入型结构。💡

研究方法

为了克服这一难题，研究团队结合了纳秒激光直写技术与模板辅助转印技术，提出了一种新的制备方法。首先，采用纳秒激光直写技术在铝合金基板上制作微柱阵列；然后，通过涂布、固化和剥离过程，将“蘑菇型”帽状结构转印到这些微柱顶端，形成具有类蘑菇型重入结构的超疏水表面。

该方法的优势在于，不仅能够在金属表面大规模、低成本地制造具有重入型的超疏水表面，而且通过调节制造过程参数，能够制造具有可调节液滴粘附性的超疏水表面。通过简单的调整，可获得不同油滴粘附性的超疏水表面，进一步推动油滴操作技术的应用。

关键结论

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  结合纳秒激光直写和模板转印技术，在铝合金基板上成功制造了具有超疏水性和自清洁性的两相拒油表面。

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  该表面能够有效地排斥低表面张力液滴，如十六烷（表面张力：27.2 mN/m），并具有优异的自清洁性能。

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  通过调整制造参数，制备出具有可调液滴粘附力的表面，能够精确操控油滴的黏附性。

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  该研究在超疏水表面制造的同时，还验证了其在油基微反应器中的潜在应用，为微流控技术提供了新的思路。

图片解析

Figure 1：超疏水性表面的设计与应用

图1展示了基于春尾虫启发式设计的超疏水性表面的整体设计。图1A显示了春尾虫的微结构图，图1B展示了稻叶表面的微结构图，图1C展示了在金属基板上通过激光直写技术制造的微柱结构，图1D为表面超疏水性能的示意图，图1E为油液运输过程，图1F则展示了基于各向异性油润湿性的油基微反应器应用。

Figure 2：超疏水性表面制备过程

图2展示了超疏水性表面制备的详细过程。图2A1至2A5分别展示了微柱阵列的制作过程、PDMS-CIPs（聚二甲基硅氧烷-碳氧铁粒子）涂布、转印及表面处理过程。

Figure 3：微结构调节与表面性能

图3展示了通过不同涂布比例和涂层厚度调节微结构参数后，最终得到的微结构形态及其影响。图3C1至3F1展示了不同涂布比例对微柱帽径的影响，图3G至3L展示了不同涂层厚度对微结构尺寸的调节效果。

总结与展望

本研究提出了一种低成本、高效的大面积制造超疏水性金属表面的方法，通过纳秒激光直写与模板辅助转印技术结合，成功制备了具有重入型的表面，并验证了其在油滴操作和自清洁等方面的应用。通过调节制备工艺，研究者们可以轻松调控表面的液滴粘附力，为液体操控技术提供了新的思路。

展望未来，这一技术在微反应器、液体运输及其他智能表面技术领域将具有广泛的应用前景，尤其是在油基微反应器工程中，具有可调粘附力的超疏水表面将大大提升操作精度和效率。🔬💡