材料人荐读│表界面领域被引量前1%经典文献赏析

本文通过盘点材料科学领域的表界面方面的ESI高被引文章，并按被引频次挑选其中10篇加以介绍，旨在为读者了解我国表界面领域高被引文章以及这一领域的研究团队提供便利。

ESI高被引论文：由汤森路透根据ESI收录期刊根据引文数量统计的22个学科的10 年内被频繁引用，总被引次数与同年度，同学科发表论文相比排名位于全球前1%的论文。

被引频次前10名的文章其来源出版物分别为：Advanced Materials（6篇）、Langmuir （1篇）、Soft Matter（1篇）、ACS Applied Materials & Interfaces（1篇）、Nano Today（1篇）。

1、Petal Effect: A superhydrophobic state with high adhesive force （被引频次: 612）通讯作者：冯琳，江雷

荷花效应：具有高粘附力的超疏水状态

图1水滴分别和红玫瑰花瓣表面以及荷叶表面接触的示意图

层状的微乳突和纳米褶皱存在于红玫瑰花瓣表面。这些微观结构和纳米结构为超疏水性提供了足够的粗糙度，同时也对水有高粘附力。花瓣表面的水滴呈现为球形，但将花瓣颠倒后不会滚落。作者将这种现象称为“花瓣”效应，可与著名的“莲花”效应作比较。人工生产的仿生聚合物薄膜表面通过模仿花瓣表面也具有了清晰的纳米压花结构，表明超疏水表面和粘附性的花瓣处于浸渍润湿状态。

2、Bio-inspired, smart, multiscale interfacial materials（被引频次: 469）通讯作者：江雷

仿生、智能、多尺寸的界面材料

图2自然界中四种有趣的生物性质（自清洁、力学性能、结构颜色、光学性能）

作者从五部分对仿生、智能、多尺寸的界面材料（Bio-inspired, smart, multiscale interfacial materials, BSMI material）进行综述。第一部分对BSMI material进行简要介绍，第二部分概括了BSMI material的制备的基本原则，第三部分对四种BSMI material的合成路线进行综合概述，第四部分对BSMI material的潜在应用进行概述，第五部分对BSMI material未来的制备方法进行展望。

3、Applications of Bio-Inspired Special Wettable Surfaces （通讯作者： 宋延林，江雷 被引频次: 415）

仿生、特殊、可润湿的表面的应用

图3仿生的特殊润湿性的应用

作者把焦点放在仿生、特殊、可润湿的表面的应用的最近的发展上以及最近几年在各自领域代表着最大的进步的表面材料。作者还提出了如何将仿生的润湿性整合到传统的材料和设备上来改善它们的性能以及扩展它们的应用。

4、Directional adhesion of superhydrophobic butterfly wings （通讯作者：高雪峰，江雷 被引频次: 397）

超疏水的蝴蝶翅膀的定向粘附性

图4超疏水的蝴蝶翅膀的定向粘附性

作者发现，小蓝闪蝶的超疏水翅膀具有定向粘附性，液滴在身体中轴线径向向外（RO）的方向容易滚动，而在逆RO方向则被紧紧钉扎在原位。这两种不同的状态能够通过调整蝴蝶翅膀的“姿势”（朝上或朝下）来转变，也可以通过改变气流经过翅膀的方向（沿RO或逆RO方向）而调整。作者对这种性质的成因进行了实验来进行分析。

5、Bioinspired Design of a Superoleophobic and Low Adhesive Water/Solid Interface （通讯作者：江雷 被引频次: 290）

超疏油和低粘性水/固体界面的生物设计

图5表面结构对固体/油/水三相体系中固体基质的润湿行为的影响

江雷院士及其研究团队发现液滴在固体表面上的润湿/抗湿行为不是两相之间的明显或简单接触，而是三相之间的接触。受油滴在水中鱼鳞的抗湿行为的启发，在具有微/纳米分级结构的固体基底上使用油/水/固体三相体系产生超疏液和低粘合性界面。

6、Bio-inspired design of multiscale structures for function integration （通讯作者：江雷 被引频次: 215）

生物启发的多尺度结构的功能集成设计

图6超疏水水黾腿及其仿生材料

生物材料的多尺度结构表现出固有的多功能整合。这种特殊的生物解决方案为科学家和工程师提供了设计具有多尺度结构的多功能人工材料的灵感。 中科院江雷院士及其研究团队关注在一些典型的生物材料（如莲花叶，水稻叶，蝴蝶翅膀，水黾腿，昆虫复眼，鱼鳞，红玫瑰花瓣，海蛇尾，蜘蛛丝，珍珠质，玻璃海绵，壁虎，贻贝等）和相应的具有功能整合的生物刺激的多尺度材料，还简要讨论了未来多功能结构的生物启发设计的挑战和观点。

7、Designing Superhydrophobic Porous Nanostructures with Tunable Water Adhesion （通讯作者：林昌健 被引频次: 209）

可调水粘附超疏水多孔纳米结构的设计

图7基于水的粘附力高低的超疏水空隙性纳米结构模型示意图

厦门大学林昌健等人利用毛细管诱导粘附和粗糙度增强疏水性的基本原理设计了三个超疏水多孔纳米结构模型，其粘附力范围从强到弱。发现粘合力可以通过修改结构形态来操纵固体-液体接触行为和开放或密封系统中的气穴组成来定制。

8、Nanowire-Haired Inorganic Membranes with Superhydrophilicity and Underwater Ultralow Adhesive Superoleophobicity for High-Efficiency Oil/Water Separation （通讯作者：靳健 被引频次: 154）

用于高效分离油／水的超亲水性及超疏油性及水下超低粘性纳米线无机薄膜

图8纳米线无机薄膜油水混合物分离过程

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的靳健等人通过经过简易表面氧化的铜网制备了一种具有超亲水性和超疏油性且在水下表现出超低粘性的新型全无机Cu(OH)2纳米线薄膜。其可通过重力驱动将不混溶的油水混合物以及水包油乳液进行有效分离。该无机薄膜比有机薄膜具有更佳的耐溶剂性、耐溶剂性和防污能力。

9、Interfacial Material System Exhibiting Superwettability （通讯作者：江雷 被引频次: 80）

具有独特结构和功能特性的超疏水表面进展

图9利用单个微观模型解释超疏水现象中的高静态接触角

工程固体材料的润湿性是表面科学中的一个传统却关键的问题，同时也吸引了不同领域的研究人员的兴趣。中国科学院化学研究所的江雷院士等人发现了工程固体材料在自然和实验结果中不同的超润湿现象，总结并预测了各种超润湿状态所形成的“超润湿性”系统。以空气中的超疏水性为例研究了超润湿性的基本规则并介绍了该“超润湿性”系统的最新应用进展。

10、Mechanically Robust Superhydrophobic Steel Surface with Anti-Icing, UV-Durability, and Corrosion Resistance Properties （通讯作者：熊党生 被引频次: 43）

具有抗结冰、耐紫外线性、耐腐蚀性且机械稳定的超疏水钢表面

南京理工大学的熊党生教授等人通过简单的方法制备了一种超疏水刚性表面，该超疏水性表面表现出优异的防结冰性、机械耐久性以及出色的耐腐蚀性和UV耐久性。该项研究结果具有良好的应用前景。

上述文章的通讯作者简介：

江雷，纳米材料专家，中国科学院院士，国家纳米中心首席科学家，中科院化学研究所研究员，分子科学中心学术委员会副主任，北京航空航天大学化学与环境学院院长。曾任日本神奈川科学院研究员，主要从事仿生功能界面材料的制备及物理化学性质的研究。2016年2月8日，江雷教授因在超疏水性和亲水性涂层方面的贡献当选为美国国家工程院外籍院士。

冯琳，清华大学化学系副研究员，研究领域是功能纳米界面材料、油水分离材料、无机/有机复合纳米界面材料，主持滚球体育 部高技术发展中心863计划课题、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年基金、教育部全国优秀博士学位论文作者专项基金等科研项目，参加滚球体育 部973纳米重大基础研究计划、国家自然科学基金重点项目等科研项目。

宋延林，1989年和1992年于郑州大学化学系获得学士、硕士学位；1996年于北京大学化学与分子工程学院获得博士学位，1996-1998年于清华大学化学系从事博士后研究；1998年进入中国科学院化学研究所，任副研究员、研究员。现任中国科学院绿色印刷重点实验室主任，研究员、博士生导师；北京航空航天大学、北京印刷学院兼职教授。研究兴趣：主要从事信息功能材料、光子晶体制备与应用、绿色打印印刷材料与技术研究。

靳健，1996年获吉林大学分析化学专业学士学位。2001年获吉林大学物理化学专业博士学位。2001-2003年在东京大学先端科学技术研究中心做JSPS博士后。2004-2009年在日本物质材料研究机构先后任特别研究员、主任研究员。2009年4月加入中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，百人计划研究员，博士生导师。在Nature Mater.，Nature Nanotech.，Angew. Chem. Int. Ed.，Adv. Mater.等刊物上发表论文50余篇，拥有日本专利2项，留日期间曾主持日本文部科学省科学研究费、日本池谷科学技术财团研究助成金等4个科研项目。主要研究方向：纳米多孔分离材料和分离膜；纤维过滤材料；CO2捕获分离材料的设计开发；有机/无机纳米复合膜；表面/界面自组装。

熊党生，南京理工大学材料科学与工程学院教授、硕士、博士生导师。 熊党生毕业于中国科学院金属研究所材料学专业，获得硕士学位。中国材料学会会员；生物材料分会委员；中国兵工学会会员；中国机械工程学会高级会员；中国机械工程学会摩擦学分会生物磨擦学与内植物专业委员会委员；中国机械工程学会磨擦学分会测试专业委员会委员；《南京理工大学学报》（自然科学版）编委；国家自然科学基金委同行评议专家；国际期刊Surface and Coatings Technology; Wear等和国内摩擦学学报、中国有色金属学报和科学通报等期刊论文评审。

参考文献：

[1]Feng L, Zhang Y, Xi J, et al. Petal effect: a superhydrophobic state with high adhesive force[J]. Langmuir, 2008, 24(8): 4114-4119.
[2] Xia F, Jiang L. Bio‐inspired, smart, multiscale interfacial materials[J]. Advanced materials, 2008, 20(15): 2842-2858.
[3] Yao X, Song Y, Jiang L. Applications of Bio‐Inspired Special Wettable Surfaces[J]. Advanced Materials, 2011, 23(6): 719-734.
[4] Zheng Y, Gao X, Jiang L. Directional adhesion of superhydrophobic butterfly wings[J]. Soft Matter, 2007, 3(2): 178-182.
[5] Liu M, Wang S, Wei Z, et al. Bioinspired design of a superoleophobic and low adhesive water/solid interface[J]. Advanced Materials, 2009, 21(6): 665-669.
[6] Liu K, Jiang L. Bio-inspired design of multiscale structures for function integration[J]. Nano Today, 2011, 6(2): 155-175.
[7] Lai Y, Gao X, Zhuang H, et al. Designing superhydrophobic porous nanostructures with tunable water adhesion[J]. Advanced Materials, 2009, 21(37): 3799-3803.
[8] Zhang F, Zhang W B, Shi Z, et al. Nanowire‐Haired Inorganic Membranes with Superhydrophilicity and Underwater Ultralow Adhesive Superoleophobicity for High‐Efficiency Oil/Water Separation[J]. Advanced Materials, 2013, 25(30): 4192-4198.
[9] Tian Y, Su B, Jiang L. Interfacial material system exhibiting superwettability[J]. Advanced Materials, 2014, 26(40): 6872-6897.
[10] Mechanically Robust Superhydrophobic Steel Surface with Anti-Icing, UV-Durability, and Corrosion Resistance Properties

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