仿生智能纳米界面材料

智能界面材料的研究与化学、材料学、物理学、力学、 生物技术、仿生学等许多前沿科学及高技术紧密结合，具 有重要的应用前景和社会效益，智能界面材料的发展必然 会促进人类社会的重大进步;
参考文献
1）Ball P. Nature, 1999,424:852 2）Xinjian Feng et al,J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 62. 3）Taolei Sun Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43，357 4）Xi Zhang, Lei Jiang. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3064-3065 5）Gao X, Jiang L. Nature, 2004, 432:36 6）Ling Fen et al. Advanced materials 2002. 14, 1857 7）Lei Zhai, Michael C. Michael F. Rubner, and Robert E. Cohen, Nano Lett., 2006 ,6, 8）Parker AR, Nature 2001, 414 (6859): 33 9）Parker AR, Nature 2003, 426 (6968): 786 10) Dai D, Habersberger BM, et al . J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16486. 11) Rosario R, Gust D, J Phys Chem B. 2004,108, 12640 12) Kuckling D, Harmon ME. Macromolecules. 2002, 35:6377 13) Shitcliffe NJ, McHale G, et al. Chem Common, 2005, 3135 14) Kellar Autumn, Yiching A. Liang, Nature , 2000, 405 15) Yong Zhao, Lei Jiang , J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 764 16)Xi-Qiao Feng, Quan-Shui Zheng, Langmuir , 2007, 23, 4892
“活”的材料
智能材料
仿生 自然
温度诱导高分子聚异丙基丙烯酰胺薄膜超疏水和亲水 的转换
平滑表面
仿生纳米-微米结构表面
Sun Taolei， Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43，357
光诱导阵列排列的ZnO纳米棒薄膜超疏水和超 亲水的转换
UV ZnO
-OH
Xinjian Feng et al.,J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 62. (Nature news)
聚苯乙烯纳米管膜
Hua JinM, and Jiang L Advan Mater, 2005,17, 1977
2
仿生智能材料的研究与应用
智能材料是指具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激后,能够采 取一定的措施进行适当响应的材料，具体的说智能材料具备以下 内涵： 1）具有感知功能，能够检测并且可以识别外界的刺激强度，如 电、光、热、应力、环境、化学； 2）具有驱动功能，能够响应外界变化； 3）能够按照设定的方式选择和控制响应； 4）反应比较灵敏、及时和恰当； 5）当外部刺激消除后，能够迅速恢复到原始状态；
应用的实例
Super-amphiphobic self-cleaning clothes
国家大剧院屋面自清洁工程
结论与展望
自然界中的生命已通过了近四十亿年的进化，通过认识 和模拟生物体特征的微观结构与其优异性能的关系，必然 能够实现微观结构与宏观性能的统一。向自然界学习,并超 越自然必然是永恒的主题；
聚电解质溶液制备亲水性的阵列图案.在亲水图案上选择性的沉积多层膜可以使 不同的区域产生不同的浸润性
Lei Zhai, Michael C. Michael F. Rubner,, Nano Lett., 2006 ,6, 1213
Kellar Autumn, Yiching A. Liang, Nature , 2000 ,405 , 8
谢 谢!!
仿生智能纳米界面材料
主要内 容
1
仿生材料的研究与应用 仿生智能材料的研究与应用
2
1
仿生材料的研究与应用
大 自 然 中 的 现 象
使用涂层可以使飞机阻力减小8%以上, 节约燃料约1.5%
Ball P. Nature, 1999,424:852
Yong Zhao, Xinyu Cao, and Lei Jiang , J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 764-765
接触角（contact angle）
倾斜角Tilting angle (TA)
a
Jiang L, Advanced Materials, 2002 14 (24): 1857-1860 Jiang L et al, Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 7
Super-hydrophobic surface
CA>150°and TA<10°
Liquid
Leabharlann Baidu
Gas Solid
L cos f f1 l
D2
cos f 2
A rough surface with lower surface energy
a
b
1mm c d
10μm e
10μm
f
10μm
200nm
Gao X, Jiang L. Nature, 2004, 432:36 Xi-Qiao Feng, Langmuir 2007, 23, 4892
电化学沉积在其上生长树枝状金纳米簇,在金纳米簇上化学吸附十二烷基硫醇自组 装单层膜,最后得到了超疏水性薄膜.
Xi Zhang, Lei Jiang. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3064-3065
沙漠甲虫
Parker AR, Nature 2001, 414 (6859): 33-34 Parker AR, Nature 2003, 426 (6968): 786-787