“相分离微成模”仿生复型

生物体表面的特殊微结构赋予其特殊的功能，如何对这些特殊结构进行复制从而获得类似的功能是人们不断追求的目标。发展简便的、不依赖于特殊仪器的、条件温和的仿生复型方法成了研究者们努力追求的方向。相分离微成模技术是一种普适性很强的微成模技术。这一成模技术操作简单，无需特殊仪器，条件温和。本课题将分子自组装技术与相分离微成模技术相结合，开展在生物体表面直接生物复型的基础研究，致力于发展一种简单的直接生物复型的技术，并建立复型后结构与功能的联系。同时致力于发展有机/无机杂化材料和具有刺激响应材料的相分离微成模技术，进一步推进生物体表面结构功能的模拟。

生物体表面的特殊微纳米结构赋予其特殊的功能，如何对这些特殊结构进行复制从而获得类似的功能始终是人类不断追求的目标。“相分离微成模”技术利用高分子相分离固化而复制表面结构，是一种普适性很强的微构筑技术。我们利用“相分离微成模”方法，开展了在生物体表面实施生物复型的基础研究，发展了一种简单而直接的复型技术，从而为生物结构复型与表面功能的相关研究搭建一座崭新的平台。主要取得如下成果： 1. 利用两步“相分离微成模”法简便地制备人工荷叶与水稻叶复型。研究结果表明人工生物复型表面结构与天然生物模板高度一致。此外，接触角数据表明人工荷叶复型具有类似于天然荷叶表面的超疏水性质；而人工水稻叶复型展示了优于天然水稻叶表面的各向异性浸润性。这种方法成功将生物结构和材料与生物功能建立起相对应的联系。2. 将真空技术与“相分离微成模”相结合，发展了真空“相分离微成模”技术，并辅之以溶胶-凝胶复型技术，成功地实现了对蝉翅表面纳米结构的复制，得到了具有非常规则六方密堆积纳米结构的人工蝉翅复型。进一步研究结果表明真空“相分离微成模”技术是一种分辨率很高的纳米复型方法，可以用于实现对100 nm左右结构的复制。 3. 发展了一种新的“相分离微成模”方法──温度诱导“相分离微成模”技术，并将之与常规复型相结合，成功地制备了具有刺激响应浸润性的生物结构表面。温度诱导“相分离微成模”是一种仅通过调控温度即可实现的相分离复型技术。利用冷水作为良性溶剂，热水作为不良性溶剂，从而避免有机溶剂的使用。因此这种技术是一类环境友好的新复型方法。4. 利用层状组装表面分子印迹薄膜的电荷选择性，将其制备在“相分离微成模”制备的聚醚砜多孔滤膜的内部孔道表面，实现了负电荷的卟啉分子的选择性透过；将层状组装表面分子印迹与微接触印刷相结合，实现了正电荷分子的选择性转移与印刷。这一技术有望用于制备具有识别特异分子能力的器件。