光电协同一维纳米材料的可控制备及表面液体图案化浸润研究

本项目以控制材料的表面结构以及异质材料的接触和融合产生具有奇异功能的表面或界面，进而创造新型材料和器件为研究指导思想。设计并制备系列形貌可控的不同结构一维氧化锌、氧化钛、氧化锡纳米管/孔阵列薄膜，然后将所制备的纳米薄膜进行染料敏化，接着对此复合薄膜在光照和非光照条件下进行电浸润测试，深入研究不同一维纳米阵列薄膜表面结构对光电协同浸润阈值电压、浸润性响应范围、液体浸润方向以及图案化浸润分辨率的影响，探讨液体浸润动力学过程并进行模拟，探索并提出结构化控制光电协同图案化浸润的技术并探明机理，实现对微小尺度液体的精确有效定位控制。在完成以上目标的基础上，优化材料及其结构体系，进行光电协同图案化浸润应用于液体复印的研究，为进一步推动液体复印技术的研究与应用提供新的理论支持和技术指导，也为发展和应用新型的位置可控微纳流体器件如微反应器、芯片缩微实验室器件、微纳流体系统和微纳电子技术等提供重要理论支持。

本项目以控制材料的表面结构以及异质材料的接触和融合产生具有奇异功能的表面或界面，进而创造新型材料和器件为研究指导思想。我们结合本课题组的研究特色和基础，首先，设计并制备了具有特殊浸润性的氧化锌、氧化钛纳米界面材料，对其结构、性能进行了深入研究。首次提出结构化控制光电协同图案化浸润的技术并研究了其机理，实现了对微小尺度液体的精确有效定位控制。在此基础上，优化材料及其结构体系，提高器件性能，进行光电协同图案化浸润应用于液体复印的研究，进一步推动了液体复印技术的研究与应用。其次，制备了微纳米分级结构的氧化锌、氧化钛丝网材料，提出了一种基于这种微纳米分级结构丝网材料的液体渗透及外场驱动液体渗透方法。该方法为实现基于通过光的图案化精确控制液体图案化渗透在液体印刷中的应用奠定了坚实基础，这一工作也为发展和应用新型精确可控液体微纳器件提供了一种新的思路。最后，基于氧化锌纳米阵列网薄膜在光照与暗态存储时具有不同的浸润状态，提出了外场控制微纳米分级结构丝网表面粘附性的方法，实现了光照和暗态可控的油粘附性可逆转变。这一工作对于设计新型实用界面材料及功能器件如光驱动水下油控制释放和无损液体运输等具有重要的意义。通过对本项目的研究，取得了一系列创新性的研究成果，为发展和应用新型的位置可控器件如微反应器、芯片缩微实验室器件、微纳流体系统和微纳电子技术等提供重要理论支持。