近日，河南大学纳米科学与材料工程学院鞠婕教授课题组在仿生液体超快、定向吸收表面领域取得新进展，该成果以“Ultra-Fast, Unidirectional Water Absorption on Wood Ear”为题，发表在顶级期刊《先进材料》上（Adv. Mater. 2024, 2413364， DOI: 10.1002/adma.202413364）。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202413364

具备快速、定向液体吸收运输功能的多孔材料在一次性卫生用品、伤口敷料、热湿调节服装等领域具有巨大的应用前景。目前，沿多孔材料垂直方向构建化学润湿梯度、结构梯度或两者结合是实现快速、定向液体吸收的常见手段。实际上，液滴的动态吸收过程由液滴在多孔表面的横向铺展以及内部的纵向渗透过程共同决定。但目前横向铺展对液体定向吸收性能的影响仍不清楚。

受液体在天然木耳柔毛面快速、定向吸收的启发，通过结构分析发现，木耳横切面包括柔毛层、上致密层、髓层、下致密层、子实层等。柔毛均匀分布在上致密层表面，其中，柔毛长度约46.00 μm，直径约4.37 μm，上致密层为具有微/纳米孔的多孔结构。1-μL水滴在柔毛面的吸收时间为35 ms，比去柔毛表面缩短了2个数量级（5.2 s）。基于此，提出表面具有微柱阵列，内部具有微/纳多孔结构的仿木耳物理模型。进一步，通过实验及理论计算证明，在横向方向上，微柱阵列产生的毛细作用力使液滴前端形成前驱膜，提高液滴与多孔结构表面的接触面积；在纵向方向上，梯度孔结构提供增强的毛细作用并赋予液体定向运输性能，两者共同作用实现液体快速、定向吸收。最后，利用聚丙烯腈溶液进行复型，相分离后获得表面微柱阵列（高30 μm，直径10 μm，柱间隙25μm），下部纳米孔的复合结构，1-μL水滴在该表面的吸收时间为24 ms，优于天然木耳表面。本工作可为超快、定向、无反渗液体吸收织物的构建提供新的理论支持和创新实验手段，并有望拓展界面化学基础理论中关于液体动态行为影响模式的研究。

图1. 液滴在木耳柔毛面横向铺展、纵向渗透，实现超快、定向液体吸收。

河南大学纳米科学与材料工程学院为论文第一通讯单位，河南大学纳米科学与材料工程学院王依莎硕士研究生和赵刘瑞硕士研究生为第一作者，纳米科学与材料工程学院罗玉琼副教授和鞠婕教授为通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院仿生材料与界面科学重点实验室、四川大学环保型高分子材料国家地方联合工程实验室和河南大学的大力支持。