FLIPS：一種多功能、多尺度、可重構的動態表面

FLIPS可以控制微小顆粒與液滴的運動。圖片來源：Harvard SEAS

由哈佛大學帶領的一個國際科研團隊近日開發出了一種可重構的動態表面，該表面可以將微觀尺度擴大或重塑到宏觀尺度，還可以改變其自身的摩擦和滑動，並根據其距磁場的遠近來調整其他屬性。

研究人員將帶磁性液體注入微結構固體襯體中，並演示了這種動態表面是如何控制微粒的運動與聚集，如何調節毫米級液滴的流動和混合以及如何在宏觀尺度上控制黏著性。

哈佛大學約翰·鮑爾森工程與應用科學學院(Harvard John a. Paulson)的化學與化學生物學教授，同時也是這篇論文的通訊作者Joanna Aizenberg說：「多功能材料涉及到生活的方方面面，研究這種材料是一個非常嶄新又有前景的課題。我們演示了一些關於這方面的應用，比如多層粒子自組裝、由形貌誘導的流體力學導致的非磁性物質在磁場中的調控與運轉、精確定時的化學反應，可控的定向粘接，摩擦還有清除生物膜等，而這些應用只是這一新概念的一小部分的代表。」

Aizenberg教授還是哈佛大學Wyss生物啟發工程研究所的核心成員。

這項研究發表在了《自然》雜誌上。值得一提的是，這項成果是由不同研究領域的化學家、物理學家、流體力學家、材料學家、應用數學家和海洋生物學家之間相互合作而得出來的。

這種動態表面可稱為「FLIPS」，是含「磁流體注液多孔表面」英文的簡稱。FLIPE是一種複合表面，由兩個不同的部分組成：微結構固體襯體和磁流體（由懸浮在液體中的磁性顆粒組成）。沒有磁場時，表面是平坦光滑的。但是，當施加磁場時，磁流體作出相應的反應，呈現出下墊面形貌。結構型固體表面與響應型流體的結合使表面具有了重複「擦寫」的能力，既一種具有可重複構圖、定向摩擦黏附等特性的動態「畫板」。

通過控制磁流體的性質、基體的幾何形狀、磁場的強度和FLIPS 離磁體的距離，就可以在微米、毫米和厘米尺度上精確地控制表面形貌。

這種可調的程度意味著FLIPS可以在不同的尺度上做很多事情。研究人員已經證實FLIPS可以：

?引導細菌和膠體粒子等微觀物體的運動，這將有助於微觀製造和研究微生物的個體和集體行為。

?去除累積在表面的生物膜

?利用FLIPS可以控制形貌的特性來控制液滴的運動或延遲液滴混合以進行精確定時的化學反應。

?連續液體泵送管道。

?作為兩個大件之間的可逆粘合劑。

FLIPS還可以與各種表面兼容，甚至能與亞森博格實驗室（Aizenberg Lab）的另一項技術成果SLIPS（超光滑表面塗層）相結合。

論文第一作者、前SEAS博士後王文東（音譯）說：「FLIPS涉及的應用具有很強的擴展性，我們的結果表明，與簡單的單尺度形貌響應表面相比，FLIPS功能組合更具多樣性，並有望成為多種未來技術的平台。」

王目前是德國最大的普朗克智能系統研究所（ Max Planck Institute for Intelligent Systems）的博士後研究員。同時這項研究是WISS學院、馬克斯-普朗克研究所、芬蘭阿爾託大學科學院和奧斯陸大學之間的共同合作的成果。

這篇文章是由Jakki-V.I. Timon，Andreas Carlson，Cathy T. Zhang，Stefan Kolle，Alison Grinthal，Tak Sing Wong，Benjamin Hatton，Sung Hoon Kang，Stephen Kennedy, Joshua Chi, Robert Thomas Blough, and L共同撰寫的。都是來自哈佛大學與普朗克智能系統研究所等各個研究領域的教授們

這項研究還得到了能源部、國家科學基金會和馬克斯-普朗克學會的支持。

文章來自sciencedaily.com，原文題目為：A multifunctional, multiscale, reconfigurable surface，由材料科技在線匯總整理

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！