具有特殊浸润性（超疏水/超亲水）的二元协同纳米界面材料的构筑

从具有特殊表面性能的生物体出发，选择几种典型的生物体表面进行重点研究，揭示了生物表面特殊浸润性的机理：通过对荷叶表面微观结构的研究，其表面的微米/纳米结构与表面植物蜡的协同作用是引起自清洁性的关键；对水稻叶片表面微观结构的观察，说明表面微观结构的定向排列影响水滴的运动趋势；揭示水黾的稳定水上运动特性源于它腿部特殊的微/纳米结构和油脂的协同效应。

受到以上研究结果的启发，仿生制备具有纳米和微米结构的一维纳米材料，实现一维纳米材料的构筑，研究其超疏水和超双疏的仿生性质；并成功制备了可控超疏水/超亲水可逆“开关”，即利用热响应性高分子和阵列氧化锌纳米结构分别实现了温度和紫外光控制下超亲水和超疏水之间的可逆转换。
特殊浸润性材料的应用研究：利用模板挤压法成功地将高分子材料，尤其是亲水性的高分子，制备成超疏水性纳米阵列薄膜；制备纳米结构碳膜，在全pH值范围内具有超疏水性质；以管状多孔氧化铝为模板，实现大规模制备仿蝉翼的柱状超疏水高分子阵列薄膜；仿生制备聚合物超疏水类荷叶结构；将超疏水与超亲油这两个特殊的浸润性质相结合，制备了超亲油和超疏水兼具的网膜，实现了油水的分离。

本成果选择了我们在1999年－2004年SCI收录的90篇论文和12篇授权专利。其中包括Nature1篇，Angew. Chem. Int. Ed. 10篇，J. Am. Chem. Soc.（影响因子大于6）5篇，Adv. Mater.（影响因子大于6）2篇。自2000年到2004年，有30篇文章共被引用334次，其中他人引用234次。相关成果受到国际同行的重视，Adv. Mater.主编邀请撰写相关的工作综述。由JACS主编推荐，Accounts of Chemical Research主编邀请撰写了综述性文章。可逆“开关”方面的研究结果分别被Nature和Science作为新闻和亮点给予报道。

荷叶出淤泥而不染的特点是其表面具有超疏水性质引起的，这种超疏水的性质是荷叶表面的微米/纳米复合结构与其表面的植物蜡所产生的共同作用的结果。右图为荷叶表面微观结构的电镜照片。

由于表面微米级结构的取向排列，水滴在水稻叶表面会呈现各向异性的流动趋势。左图为水滴在水稻叶表面的各向异性照片；右图为水稻叶表面的微观结构电镜照片。
一种生活在池塘、河流和溪水表面的昆虫－水黾为何能站在水面上，并能快速地移动和跳跃？通过对其腿部微观结构的观察，我们发现水黾的这种优异的水上特性是利用其腿部特殊的微纳米结构与其表面油脂的协同效应实现的。上图是水黾腿部的微观结构电镜照片。