矯知真，韓星塵，周 昊，韓冬冬,2*

1吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院,集成光電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,吉林 長(zhǎng)春 130012；

2中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心,結(jié)冰與防除冰重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 綿陽(yáng) 621000

1 引言

近些年來(lái)，研究人員通過(guò)研究豬籠草的唇部結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其唇部呈現(xiàn)出排列整齊的微溝槽結(jié)構(gòu)。豬籠草能夠通過(guò)捕獲空氣中的水霧或自身分泌潤(rùn)滑液來(lái)填充微溝槽，使落在其唇部上面的昆蟲(chóng)失足落入袋中而進(jìn)行捕食[1-3]。受到豬籠草唇部的啟示，研究人員制備了仿豬籠草的多孔液體灌注表面，即通過(guò)將低表面能的潤(rùn)滑液體注入多孔基底，基底能夠?qū)?rùn)滑液體牢牢鎖在多孔網(wǎng)絡(luò)中，且潤(rùn)滑液體能夠在多孔基底中動(dòng)態(tài)的流動(dòng)。這種超滑表面具有能夠排斥多種液體、自愈合、耐高壓等優(yōu)點(diǎn)，在抗粘附、微流控芯片、液滴/氣泡運(yùn)輸及操控、生物醫(yī)學(xué)等方面有著重要的應(yīng)用價(jià)值[4-6]。

2011 年，Wong[7]等人將全氟液體(如FC-70)注入到納米結(jié)構(gòu)表面(如基于環(huán)氧樹(shù)脂的納米結(jié)構(gòu)表面或具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特氟龍納米纖維膜)，制備出的樣品滑動(dòng)角僅為2°，能夠排斥多種液體(如：水、原油、血液等)。超滑表面的制備準(zhǔn)則有三個(gè)，首先是基底有互通網(wǎng)絡(luò)，能夠牢牢鎖住潤(rùn)滑液；其次，潤(rùn)滑液和排斥液體不混溶；最后，相對(duì)于排斥液體，潤(rùn)滑液應(yīng)更容易潤(rùn)濕基底。因此通常通過(guò)化學(xué)修飾等方法使表面疏水，以確保潤(rùn)滑液不被排斥液擠走而失去超滑特性。隨著研究的深入，研究人員在超滑表面中加入刺激響應(yīng)類的物質(zhì)材料，進(jìn)而通過(guò)溫度場(chǎng)、電場(chǎng)、光場(chǎng)等外界刺激控制表面浸潤(rùn)性的切換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)液滴更精確的操控[8-9]。例如：石墨烯具有優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換特點(diǎn)，Wang 等人通過(guò)化學(xué)還原結(jié)合冷凍干燥法制備了多孔石墨烯海綿，在多孔結(jié)構(gòu)中灌注石蠟，結(jié)合石墨烯的光熱響應(yīng)特性和石蠟的相變特性，在近紅外光的照射下能夠?qū)崿F(xiàn)材料表面粗糙與超滑之間的動(dòng)態(tài)、可逆的切換[10-12]。因此，利用先進(jìn)的加工技術(shù)制備外界響應(yīng)型的超滑表面具有重要的價(jià)值以及應(yīng)用潛力[13-14]。2019 年，Jiao[15]等人通過(guò)飛秒激光燒蝕結(jié)合疏水涂層修飾制備了超滑表面，對(duì)激光掃描路徑進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計(jì)后，能夠?qū)崿F(xiàn)氣泡在水下沿設(shè)定的路線滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)氣泡融合。2021 年，Huang[14]等人提出一種由Fe3O4/PDMS 組成的超疏水微柱陣列基底結(jié)合潤(rùn)滑劑石蠟灌注的光響應(yīng)光滑表面，通過(guò)對(duì)近紅外光的照射路徑進(jìn)行圖案化，可以實(shí)現(xiàn)液滴按照射路徑的移動(dòng)，除此之外具有強(qiáng)抗干擾性以及在近紅外光協(xié)助下的自愈合優(yōu)點(diǎn)。因此超滑表面較超疏水而言，具有更強(qiáng)的抗污性能、穩(wěn)定性以及自修復(fù)性能等，并且結(jié)合激光加工的材料任意性而言，實(shí)現(xiàn)更多的智能響應(yīng)化基底、實(shí)現(xiàn)多種響應(yīng)型刺激的超滑表面是目前研究的重點(diǎn)。盡管近些年超滑表面已經(jīng)得到了較為廣泛的研究，但是超滑表面中的潤(rùn)滑劑通常采用一些對(duì)環(huán)境不友好的含氟液體，因此，目前尋求一種對(duì)環(huán)境友好，生物兼容性強(qiáng)的超滑表面是研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)。石蠟作為一種對(duì)人體無(wú)害、化學(xué)/熱穩(wěn)定性較好且價(jià)格較為低廉的熱相變材料，其熔點(diǎn)范圍在45 ℃左右，將其引入超滑表面作為潤(rùn)滑劑相比于通常的含氟類潤(rùn)滑劑具有更廣泛的應(yīng)用前景。

本文通過(guò)利用激光加工技術(shù)在石墨烯和聚偏氟乙烯的復(fù)合材料表面(G@PVDF) 上燒蝕出網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，再利用熱旋涂法將石蠟均勻地填充在溝槽內(nèi)部。當(dāng)外界施加光照時(shí)，樣品表面吸收光，通過(guò)光熱轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的熱量足以讓表面溫度超過(guò)石蠟融化的溫度(40 ℃～45 ℃)。液滴與表面間的界面從粗糙的氣/液/固狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣饣臍?液/潤(rùn)滑劑/固狀態(tài)，液滴能夠從釘扎狀態(tài)切換到滑動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)控制外界光的開(kāi)關(guān)來(lái)操控液滴的停止與滑動(dòng)。另一方面，我們利用激光誘導(dǎo)PI 薄膜(laser induced graphene,LIG)作為底部熱源，將結(jié)構(gòu)化的G@PVDF 與LIG 集成在一起，通過(guò)外加電壓控制LIG 產(chǎn)生的溫度同樣來(lái)控制液滴的滑動(dòng)狀態(tài)。我們提出的這種光/電雙控超滑表面，具有制備方法簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)接觸式操控，在未來(lái)的液滴操控、生物醫(yī)學(xué)、微流控器件等領(lǐng)域有著重要發(fā)展前景。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 超滑表面的制備

將PVDF 粉末和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液以1 g∶8 mL 的比例充分?jǐn)嚢?，將混合物置于超聲機(jī)進(jìn)行大約1 h 的超聲，目的是使PVDF 粉末充分地溶解于DMF 溶液中。然后向其中加入與PVDF 粉末質(zhì)量比(PVDF∶石墨烯)為1∶0.03 的石墨烯粉末，不斷攪拌再超聲約20 min 至30 min，使石墨烯粉末充分分散于PVDF 與DMF 的混合溶液中。再將混合物滴涂在干凈的載玻片上，放置于溫度為80 ℃的烘箱，等待15 min～20 min 熱烘干成G@PVDF 薄膜。將制備好的G@PVDF 薄膜平整地置于加工臺(tái)上，表面用納秒紫外激光器加工。激光波長(zhǎng)為355 nm，激光脈寬為12 ns，聚焦光斑直徑約為50 μm。所采用的加工參數(shù)：掃描間距分別為100 μm，200 μm，300 μm、重復(fù)頻率為200 kHz、加工速率為20 mm/s、加工功率分別為1200 mW,1800 mW,2400 mW。激光加工路徑為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。通過(guò)激光加工，在G@PVDF 薄膜表面燒蝕出規(guī)律的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，為后續(xù)石蠟的注入提供了空間。將制備好的結(jié)構(gòu)化的G@PVDF 基底置于勻膠機(jī)上，在樣品表面放置固態(tài)石蠟，將勻膠機(jī)上方的熱源打開(kāi)，其中轉(zhuǎn)速設(shè)定為300 r/min，時(shí)間設(shè)置為30 s，待石蠟融化后開(kāi)始進(jìn)行熱旋涂。待熱旋涂結(jié)束后，即制備好了基于G@PVDF 結(jié)構(gòu)化基底的超滑表面。

2.2 樣品的表征測(cè)試

使用奧林巴斯3D 顯微鏡(OLS4100,JAPAN)拍攝共聚焦激光掃描顯微圖像(CLSM)。使用JEOL JSM-7500F 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡拍攝掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。使用Shimadzu UV-3600 分光光度計(jì)(LISR-UV3100)測(cè)試300 nm～2000 nm 的吸收光譜。使用紅外熱成像相機(jī)(FOTRIC 286)測(cè)量樣品表面溫度和熱分布圖像。水滴接觸角(CAs)由接觸角測(cè)試系統(tǒng)(SDC-350,SIN DIN Corporation,China) 在環(huán)境溫度(約20 ℃)下測(cè)量。

3 結(jié)果與討論

3.1 結(jié)構(gòu)化G@PVDF 基底的表面形貌表征

近年來(lái)，激光微納加工技術(shù)得到飛速發(fā)展，這是由于激光微納加工技術(shù)具有無(wú)掩膜加工、可加工幾乎任意材料、精度較高等特點(diǎn)[16-20]，在微光學(xué)器件[21-22]、微電子[23]、生物化學(xué)、仿生材料[24]等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用發(fā)展[25-31]。因此，利用激光加工構(gòu)建一個(gè)結(jié)構(gòu)化的基底是一個(gè)合適的選擇，其中液態(tài)石蠟也能夠通過(guò)毛細(xì)力的作用充分滲透到結(jié)構(gòu)化的基底中，與基底牢牢結(jié)合。另一方面，利用激光加工對(duì)基底引入周期性微米級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)光的吸收也會(huì)有一定程度的提升[32-34]。利用激光加工引入的周期性微米結(jié)構(gòu)能夠在一定程度上增加光程，實(shí)現(xiàn)光的多次反射，進(jìn)而增加樣品表面的吸收。

首先，我們制備好石墨烯與PVDF 的混合溶液，將其滴涂在干凈的載玻片上(圖1(a))，熱烘干成膜后，利用激光加工在其表面燒蝕出網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(圖1(b))，再通過(guò)熱旋涂法將石蠟注入溝槽中(圖1(c))。制備出的超滑表面在無(wú)外界光/電刺激下液滴會(huì)“釘”在表面(圖1(d))，當(dāng)施加外界光場(chǎng)或電場(chǎng)刺激時(shí)，表面溫度達(dá)到石蠟融化溫度的范圍，石蠟融化，液滴與表面間界面狀態(tài)改變，液滴的狀態(tài)由釘住變?yōu)榛瑒?dòng)(圖1(e)，1(f))。

圖1 光控超滑表面制備流程圖。(a) 在玻璃基底上滴涂G@PVDF；(b) 利用激光加工在G@PVDF 薄膜表面結(jié)構(gòu)化加工；(c) 熱旋涂石蠟；(d) 無(wú)光照時(shí)表面液滴“釘扎狀態(tài)”；(e) 光照時(shí)表面的“超滑”狀態(tài)；(f) 加電壓時(shí)表面的“超滑”狀態(tài)Fig.1 Schematic illustration of a fabrication process of light/voltage-controlled SLIPS surface.(a) Drop-coating G@PVDF on a glass substrate;(b) Laser processing G@PVDF film;(c) Thermal spin-coating paraffin wax;(d) The "pinned " state of droplet without light;(e) The "slippery" state of the surface with light irradiation;(f) The "slippery" state of the surface with the voltage on

如圖2(a)，2(b)，3(a) 所示，激光加工之前的G@PVDF 薄膜表面比較平整，截面相對(duì)來(lái)說(shuō)維持在一個(gè)高度(圖2(c))。對(duì)表面進(jìn)行激光燒蝕之后，激光去除了表面一部分的材料，如圖2(d)～2(f)，2(g)～2(i)，2(j)～2(l)所示，表面呈現(xiàn)規(guī)則網(wǎng)格狀的溝槽，深度分別約為10 μm，25 μm，35 μm(圖2(f)，2(i)，2(l))。利用激光燒蝕出的溝槽為石蠟后續(xù)的注入提供了條件。對(duì)于功率為1200 mW 的結(jié)構(gòu)化G@PVDF，溝槽并不明顯，接近平面結(jié)構(gòu)，這樣對(duì)石蠟的填充吸附以及儲(chǔ)存和器件的重復(fù)利用帶來(lái)困難；對(duì)于功率為2400 mW 的結(jié)構(gòu)化G@PVDF，溝槽深度加深，雖然更容易將石蠟吸附及儲(chǔ)存，減少潤(rùn)滑劑損失。但是在激光燒蝕過(guò)程中更大的功率容易導(dǎo)致表面出現(xiàn)更多碎屑，粗糙度增大的同時(shí)不利于后續(xù)液滴滑動(dòng)。因此，功率為1800 mW 為相對(duì)合適的激光加工參數(shù)。為了進(jìn)一步觀察G@PVDF 薄膜表面的加工前后的表面形貌，我們利用冷場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡對(duì)其進(jìn)行觀察。如圖3(b)所示，網(wǎng)格狀表面相對(duì)比較平整，沒(méi)有雜質(zhì)殘留，且表面相對(duì)較平，這為液滴在表面能夠無(wú)阻礙地滑動(dòng)提供有力的保障。熱旋涂灌注石蠟后，融化的石蠟?zāi)軌蛱畛溥M(jìn)溝槽內(nèi)部，冷卻后石蠟?zāi)?，石蠟?zāi)軌蛲耆采w住溝槽，且表面相對(duì)較為平滑(圖2(m)～2(o)，3(c))。

圖2 激光加工前后表面及三維形貌的三維共聚焦圖像。G@PVDF 薄膜(a)表面，(b)三維形貌，(c)截面高度；結(jié)構(gòu)化的G@PVDF(d)薄膜(P-1200 mW)表面，(e) 三維形貌，(f) 截面高度；結(jié)構(gòu)化的G@PVDF 薄膜(P-1800 mW) (g) 表面，(h) 三維形貌，(i) 截面高度；結(jié)構(gòu)化的G@PVDF 薄膜(P-2400 mW) (j) 表面，(k) 三維形貌；(l) 截面高度；石蠟灌注后結(jié)構(gòu)化的G@PVDF 薄膜(m)表面，(n) 三維形貌，(o) 截面高度Fig.2 Confocal laser scanning microscopy (CLSM) images of the surface and three-dimensional topography before and after laser processing.G@PVDF film (a) surface,(b) three-dimensional topography,(c) section height;(d) The surface,(e) the three-dimensional morphology and (f) the section height of the structured G@PVDF film(P-1200 mW);(g) The surface of,(h) the three-dimensional morphology and the section height of the structured G@PVDF film(P-1800 mW);(j) The surface,(k) the three-dimensional morphology and (l) the section height of the structured G@PVDF film(P-2400 mW);(m) The surface,(n) the section height and (o) the section height of the structured G@PVDF film after paraffin infusion

圖3 表面SEM 圖像。(a) G@PVDF 表面；(b) 結(jié)構(gòu)化的G@PVDF 表面(P-1800 mW)；(c) 石蠟灌注后表面Fig.3 SEM image.(a) G@PVDF;(b) Structured G@PVDF(P-1800 mW);(c) Paraffin infused surface

3.2 光吸收與光熱轉(zhuǎn)換性能測(cè)試

為了能夠通過(guò)吸收光的能量轉(zhuǎn)換為熱能來(lái)使表面石蠟融化進(jìn)而形成光控超滑表面，衡量激光加工后G@PVDF 薄膜的吸收和光熱轉(zhuǎn)換能力是必不可少的。在加工功率1800 mW 的基礎(chǔ)上分別制備了不同周期的結(jié)構(gòu)化G@PVDF，其中周期分別為100 μm，200 μm，300 μm。在300 nm 至2000 nm 的光波長(zhǎng)范圍內(nèi)，對(duì)比了不加石墨烯的PVDF 薄膜以及激光結(jié)構(gòu)化后的不同周期的G@PVDF 薄膜的吸收率(圖4)。由于添加石墨烯后樣品由透明變?yōu)楹谏煌该鞯谋∧?，吸收率大幅度提升，光吸收從約平均14%提升至平均88%以上。并且隨著網(wǎng)格周期的減小，吸收呈增加的趨勢(shì)，這是由于周期性結(jié)構(gòu)的溝槽數(shù)量增加在一定程度上會(huì)使更多的入射光在溝槽中進(jìn)行多次反射，提升吸收率。光吸收率大幅度的提升對(duì)于后續(xù)的光熱轉(zhuǎn)換有著重要作用。由于周期為100 μm 及200 μm 的樣品有著比較好的光吸收率且吸收率大致相仿，最終結(jié)合加工效率選擇周期為200 μm，功率為1800 mW 作為后續(xù)一系列展示的最終加工參數(shù)。

圖4 PVDF 薄膜與結(jié)構(gòu)化的G@PVDF 薄膜(T-100 μm，T-200 μm，T-300 μm)的吸收率Fig.4 Absorption of PVDF film and structured G@PVDF film(T-100 μm，T-200 μm，T-300 μm)

為了進(jìn)一步測(cè)試光熱轉(zhuǎn)換性能，將PVDF 薄膜以及激光加工制備的結(jié)構(gòu)化G@PVDF 薄膜裁剪成五邊形，用雙面膠分別貼在A4 紙上，利用紅外熱成像儀器對(duì)其進(jìn)行關(guān)閉光源時(shí)以及打開(kāi)光源的情況下紅外圖像的拍攝作為對(duì)比(圖5(a))，測(cè)試從無(wú)光源及打開(kāi)光源(光源為白熾燈，功率約為740 mW/m2)后表面溫度情況。打開(kāi)光源前，左右兩個(gè)薄膜表面溫度相同，與環(huán)境溫度相似，均為約22.8 ℃。當(dāng)光源打開(kāi)后，僅在5 s 內(nèi)，激光結(jié)構(gòu)化后的G@PVDF 薄膜溫度由22.8 ℃上升至27.3 ℃，而未摻石墨烯的原始PVDF膜僅上升了2.1 ℃。經(jīng)歷約230 s 光照后，PVDF 薄膜的溫度由22.8 ℃上升至34.8 ℃，然而激光結(jié)構(gòu)化后的G@PVDF 薄膜表面溫度達(dá)到了45.9 ℃，超過(guò)石蠟的熔點(diǎn)(約為40 ℃～45 ℃)，僅通過(guò)230 s 光照后的溫度足以將固態(tài)石蠟融化。

圖5 PVDF 與結(jié)構(gòu)化的G@PVDF 紅外光熱對(duì)比圖。(a) PVDF 與結(jié)構(gòu)化的G@PVDF 光學(xué)照片；(b) 0 s，(c) 5 s，(d) 230 s 的紅外光熱對(duì)比圖像Fig.5 Infrared photothermal images of PVDF and structured G@PVDF.(a) Optical photo of PVDF and structured G@PVDF;(b) 0 s,(c) 5 s,and (d) 230 s photothermal contrast image with the light irradiation

因此，結(jié)合光吸收以及上述光熱對(duì)比可以看出，添加了石墨烯的結(jié)構(gòu)化薄膜具有十分優(yōu)異的光吸收以及光熱轉(zhuǎn)換效率。并且僅通過(guò)控制光照足以將表面填充于溝槽的石蠟融化形成超滑表面。

3.3 表面浸潤(rùn)性的測(cè)試

表面平整的G@PVDF 表面接觸角大約90.2°(圖6(a))。由于激光對(duì)表面的燒蝕作用，表面出現(xiàn)規(guī)律的網(wǎng)格狀的溝槽，表面粗糙度增加，疏水角增加至約128.2°(圖6(b))。石蠟填充后，表面粗糙度相對(duì)激光加工結(jié)構(gòu)化基底有一定程度的減小，疏水角約為108.5°(圖6(c))。其中，液滴體積為5 μL。

通過(guò)控制外界光源的開(kāi)關(guān)，能夠?qū)κ灥南嘧冏龀隹刂疲M(jìn)而切換液滴與表面的界面狀態(tài)，最終可以實(shí)現(xiàn)控制液滴的滑動(dòng)狀態(tài)，達(dá)到無(wú)接觸式操控液滴的效果。當(dāng)施加外界光刺激或10 V 激勵(lì)電壓時(shí)，產(chǎn)生的熱量使石蠟產(chǎn)生相變，石蠟融化，這樣界面狀態(tài)變?yōu)橐旱闻c熔融的石蠟的接觸狀態(tài)，接觸角進(jìn)一步降低至分別為81°以及73°(圖6(d)，6(e))，并且測(cè)得其滑動(dòng)角約為10°。

圖6 浸潤(rùn)性的測(cè)試。(a) G@PVDF；(b) 結(jié)構(gòu)化的G@PVDF；(c) 熱旋涂石蠟后的表面；(d) 光激勵(lì)下結(jié)構(gòu)化的G@PVDF 接觸角；(e) 電激勵(lì)下結(jié)構(gòu)化的G@PVDF 接觸角Fig.6 The test of wettability.The contact angles of (a) G@PVDF;(b) Structured G@PVDF;(c) Paraffin-infused structured G@PVDF surface after thermal-spin-coating;(d) Paraffin-infused structured G@PVDF under light irradiation;(e) Paraffin-infused structured G@PVDF under voltage on

3.4 光/電控液滴

我們進(jìn)行了光/電控液滴的實(shí)物展示，如圖7 所示。

制備好的超滑表面以傾斜角約為20°的角度放置在桌面上，將大約10 μL 的液滴滴在表面。將光源打開(kāi)，光源的功率大約為1300 mW/m2，石蠟融化液滴滑動(dòng)至樣品底部。光源關(guān)閉時(shí)，我們?cè)诒砻嫔戏胖靡坏闻Ｄ?圖7(a))，牛奶液滴在表面靜止，施加光照后牛奶液滴慢慢滑動(dòng)至底部(圖7(b)～7(d))，并且表面并無(wú)液體殘留。因此，該表面有良好的斥液性，并且我們能夠通過(guò)操控光源開(kāi)關(guān)來(lái)操控液滴滑動(dòng)狀態(tài)。

圖7 光/電控超滑表面的實(shí)物展示。(a) 關(guān)燈時(shí)牛奶液滴“釘”在表面；(b) 開(kāi)燈；(c) 牛奶液滴滑動(dòng)到中央；(d) 牛奶液滴滑動(dòng)到底部；(e) 施加電壓；(f) 液滴滑動(dòng)到中央；(g) 液滴滑動(dòng)到底部Fig.7 Display of light/voltage-controlled SLIPS.(a) The milk droplet is "pinned" on the surface when the light is off;(b) The light is on;(c) The milk droplet slides to the center;(d) The milk droplet slides to the bottom;(e) Voltage on;(f) The droplet slides to the center;(g) The droplet slides to the bottom

在實(shí)際應(yīng)用中有可能存在并無(wú)外界光源激勵(lì)的情況，此時(shí)超滑表面能夠同時(shí)具有多種激勵(lì)場(chǎng)的刺激響應(yīng)性就顯得格外重要。由于石蠟是熱相變材料，通過(guò)電壓激勵(lì)下產(chǎn)生的焦耳熱來(lái)實(shí)現(xiàn)石蠟相變進(jìn)而操控液滴滑動(dòng)也同樣具備可行性。但是對(duì)于電控液滴，由于結(jié)構(gòu)化的G@PVDF 薄膜電阻很大，需要在兩端施加極大的電壓，這并不適用于普通情況。因此，我們額外利用LIG 作為底部熱源，激光誘導(dǎo)出的LIG 薄膜導(dǎo)電性大幅度提升，表面相對(duì)平整，可作為超滑表面底部的焦耳熱熱源。具體將PI 膠帶放置于加工臺(tái)上，利用掃描間距10 μm、重復(fù)頻率30 kHz、加工速率10 mm/s、加工功率約900 mW 的紫外激光器進(jìn)行激光誘導(dǎo)加工。然后對(duì)LIG 兩端施加大約為10 V 的電壓，產(chǎn)生的熱量同樣足以使石蠟升溫融化，達(dá)到預(yù)期效果。我們?cè)诔砻嫔戏胖靡坏嗡⑹┘与妷?圖7(e))，液滴經(jīng)歷幾秒后開(kāi)始滑動(dòng)至底部(圖7(f)～7(g))，且表面無(wú)液體殘留。因此，我們不僅可以通過(guò)外界光場(chǎng)，還能通過(guò)施加電壓來(lái)控制液滴滑動(dòng)。

4 結(jié)論

激光在G@PVDF 表面燒蝕出網(wǎng)格狀的溝槽結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)熱旋涂將相變材料石蠟注入溝槽中，通過(guò)一定距離的光源的開(kāi)關(guān)狀態(tài)或外界電壓的開(kāi)閉使石蠟融化或凝固，液滴與表面間的界面狀態(tài)由粗糙的氣/液/固狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣饣臍?液/潤(rùn)滑劑/固狀態(tài)，界面狀態(tài)的切換使得液滴由釘住到滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液滴的可控操縱。研究通過(guò)光控的超滑表面來(lái)對(duì)液滴行為進(jìn)行控制，對(duì)于生物醫(yī)療、微流控器件等領(lǐng)域有著重要意義。