5月16日，美国《物理评论快报》（Physical Review Letters）刊登了题为：“水下超疏水微结构表面浸润转变及亚稳态”（Metastable States and Wetting Transition of Submerged Superhydrophobic Structures）的研究成果论文。该课题由工学院力学与工程科学系、应用物理与技术研究中心段慧玲课题组与美国罗格斯大学林灏博士合作进行，在固体微结构表面浸润转变机制研究方面取得重要进展。深入研究浸润转变机制对于提高表面功能材料的滑移性能有着重要意义。通过调节表面微结构属性及化学性质，可以调控材料之间，特别是固体与液体之间的相互作用，在流场中实现滑移边界条件。具有滑移性能的表面可以实现水下运动物体、管道输运等应用领域减阻减耗的目的。

也许很多人对于“滑移表面功能材料”的概念并不熟悉，但是说到生活中防污防水，具有像荷叶一样自清洁特性的“微纳米材料”，很多人都不会陌生。这种“微纳米材料”就是这种技术最生活的体现。随着物理材料和疏水表面应用的扩展，对于滑移表面材料的研究在近些年也成为热点领域。而此次北大工学院段慧玲课题组所研究的重点就是影响微结构表面滑移性能的关键因素——微结构孔隙中的气体。对于液体流过的表面，如果把部分液-固界面替换成液-气界面，那么液体在表面流动的摩擦阻力将会大大减小，从而达到减阻节能的目的。然而，在液体压力以及气体溶解于液体的双重作用下，微结构中的气体会逐渐消失，引发浸润状态从Cassie状态到Wenzel状态的转变，导致材料滑移性能的降低，甚至起到负面效果。此次的研究成果便是针对微结构表面在水下压力环境中气体逐渐溶解，从而导致浸润状态发生转变的过程进行了详细的观察与讨论。研究这一转变过程的力学机制，揭示了影响浸润转变的主要影响因素及其相互作用关系，对于提高材料抵抗浸润的能力，实现性能的设计与优化具有重要意义。

谈到此项技术的应用与未来发展，该论文第一作者北京大学工学院力学与工程科学系博士研究生吕鹏宇说，浸润机理在药物输运、微流体器件、微流动控制等领域有着重要应用。目前，该项研究的主要目的是在充分分析机制的基础上，建立预测模型，定量分析浸润转变状态与浸润亚稳态存在的条件，在理论模型的基础上推出具有普遍意义的亚稳态的标度律，从而揭示浸润机理，预测其它结构的浸润转变条件，以助于具有滑移功能的新型表面材料的设计和开发。

编辑：未天