超浸润性TiO2基纳米结构表面的最近研究进展

超浸润性(Superwettability)是指材料表面具有特殊浸润性,它是功能材料表面最基本的物理特性之一,也是影响材料性质的重要因素。近年来二氧化钛基纳米结构材料(TiO2-based nanostructures, TBNs)在环境、能源和生物等方面引起了广泛关注,已成为目前最具发展潜力的无机半导体纳米材料之一。超浸润特性对基于TBNs的电极材料或器件的性能影响至关重要。比如,在比较苛刻的外界环境中,能够抵抗外界影响的超浸润性TBNs材料表面能够有效防止或减少材料表面功能失效;在需要与外界液体相互交互作用时,超浸润性TBNs材料表面能够有效提高固液间相互接触面积,从而提高电极或器件材料电化学性能。此外,具有超浸润特性TBNs表面还可用于高通量快速准确分析或评价材料生物学特性。由于TBNs材料具有优异的光响应特性,化学稳定性和生物相容性,因此如何有效构筑稳定、性能易调控的优异超浸润性特性膜层具有重要的基础研究意义和实际应用价值。

Smalllaiyuekun近日,基于具有超浸润特性TBNs膜层应用平台的快速发展,苏州大学赖跃坤教授和迟力峰教授结合他们实验室的工作,对近年来基于材料表界面理性设计、高效构筑超浸润特性TBNs膜层的最新研究进展做了综述。该文章旨在为该领域的研究者介绍总结基于超浸润特性TBNs膜层材料表界面设计基本策略及相关应用领域,并为未来仿生新型超浸润特性TBNs膜层的构建提供借鉴和帮助,从而为推动超浸润特性TBNs膜层在环境治理诊断和能源采集存储方面的应用起到促进作用。该论文首先简要介绍了几种典型超浸润特性TBNs膜层的构筑及相关机理和影响因素,这些讨论为后续成功理性制备超浸润特性膜层提供理论指导。随后,该文章对近年来已出现的一些超浸润特性TBNs膜层潜在应用,包括防雾自清洁、防覆冰耐腐蚀、微流体操控、微纳模板及生物支架等,进行了详细介绍。最后,该论文对现有超浸润特性TBNs膜层所存在的瓶颈和未来超浸润特性功能膜层的发展前景和方向阐述了自己的观点意见。相关论文在线发表在Small (DOI: 10.1002/smll.201501837)。