近红外光控润湿性可切换表面的制备及其液滴操控应用研究

本研究通过将氧化石墨烯（GO）掺杂至热响应性形状记忆聚合物（SMP）中，结合模板法制备了光控润湿性可切换表面。该表面利用GO优异的光热转换性能与SMP的热响应形状记忆特性，实现了近红外光（NIR）照射下微观结构可逆变形，从而在超疏水低黏附态与疏水高黏附态间动态切换。其突破性在于通过NIR精准调控局部润湿性，为液滴微反应、生物检测等应用提供了非接触式操控新策略。

　　

Highlight

本研究创新性地将氧化石墨烯（GO）与热响应性形状记忆聚合物（SMP）结合，开发出可通过近红外光（NIR）精准调控润湿性的智能表面。该表面在液滴操控领域展现出独特优势，为微流控、生物传感等应用提供了新范式。

Design and fabrication of a photocontrolled SMP surface

水滴在玫瑰花瓣（"花瓣效应"）与荷叶（"荷叶效应"）表面呈现截然不同的润湿行为（图2a）。受此启发，我们通过模板法在SMP表面构建条纹状微结构阵列。原始表面呈现超疏水性（接触角154±3°），而加热至玻璃化转变温度（T_g）后，微结构弯曲形成高黏附态（接触角133±3°）。通过NIR局部照射，GO的光热效应触发SMP形状记忆恢复，实现微结构直立-弯曲的可逆转换，从而动态调控表面润湿性。

Conclusion

我们成功开发出基于GO/SMP复合体系的光控润湿性切换表面。实验表明，含2 wt% GO的样品在不同光强下均表现出最优光响应速率。该表面可通过NIR实现液滴的非接触式捕获与定点释放，在微反应、化学合成等领域具有广阔应用前景。这项工作为远程无接触式润湿性调控提供了新思路。