江南大學(xué)青年教師李文兵與哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松院士團隊在《Small》期刊上發(fā)表了題為Application and development of shape memory micro/nano patterns的綜述文章，該綜述系統(tǒng)性地介紹了形狀記憶微/納米圖案的類別，對形狀記憶微/納米圖案的制備方法進行了總結(jié)，并對其在各個領(lǐng)域的潛在應(yīng)用進行了歸納總結(jié)，最后提出了形狀記憶微/納米圖案的不足以及未來的發(fā)展方向。
圖1 形狀記憶微/納米圖案的分類、應(yīng)用和驅(qū)動方法的總結(jié)
形狀記憶微/納米圖案可以大致分為四種類型：微溝槽、微孔、微柱陣列、表面微褶皺等。圖2、3、4、5分別是不同的微/納米圖案分類。
微溝槽是微/納米圖案中的一種重要圖案，在SMP膜表面形成微溝槽排列，在受到外界刺激情況下產(chǎn)生微觀形變，目前來說在微圖案上進行細胞培養(yǎng)可以探究表面拓撲結(jié)構(gòu)對于細胞的影響作用，表面微/納米圖案的變化可以誘導(dǎo)細胞分化、改變黏附方向等，因此微圖案結(jié)構(gòu)可用于細胞研究。其中微溝槽由于其較大的接觸面積，以及在動態(tài)變化過程中較大的形貌變化，有利于探究細胞在微圖案表面的變化，例如細胞與微形貌間的相互作用、細胞的運動性等。此外，利用微溝槽的變化也可以用于探究其他物理性質(zhì)變化，如潤濕性、光學(xué)性質(zhì)等。
圖2 形狀記憶微/納米溝槽圖案
微柱陣列是微/納米圖案中應(yīng)用較廣泛的一類，通常由一類相同的圖案組成，例如高長徑比的微柱、微正方體、微錐等，圖案的差異會導(dǎo)致表面性質(zhì)的不同，由于形狀記憶效應(yīng)，微柱陣列在表面潤濕性的控制、細胞培養(yǎng)的動態(tài)控制、可變換顏色的光學(xué)產(chǎn)品等方面表現(xiàn)出色。
圖3 形狀記憶微/納米柱陣列圖案
形狀記憶微孔相較于其他形狀的微/納米圖案研究較少，主要用于細胞培養(yǎng)、可調(diào)潤濕性和抗菌表面的研究。
圖4 形狀記憶微/納米孔圖案
褶皺是一種自然界常見的現(xiàn)象，較柔軟的內(nèi)部組織支撐的相對較硬的皮膚在壓縮應(yīng)力下會形成褶皺，而在表面上起皺是由于施加橫向壓縮應(yīng)變或應(yīng)力形成的，SMP作為表面褶皺的基底擁有其獨特優(yōu)勢。
圖5 形狀記憶微/納米褶皺、裂紋圖案
形狀記憶微/納米圖案通過形狀記憶聚合物和微/納米圖案技術(shù)結(jié)合，在表面形成了不同的表面微/納米結(jié)構(gòu)，制備方法也是不同的，主要有熱壓印光刻法、復(fù)制？谭、自組裝以及其他方法（微注射成型、激光燒蝕、反應(yīng)離子蝕刻等方法）。圖6、7分別介紹了不同的制備方法。
圖6 形狀記憶微/納米圖案的制備方法：A、B熱壓印光刻法；C復(fù)制？谭
圖7 形狀記憶微/納米圖案的制備方法：A、B微/納米褶皺圖像；C、D自組裝法
形狀記憶微/納米圖案的應(yīng)用主要集中于智能膠粘劑、可調(diào)潤濕性、微光學(xué)產(chǎn)品以及在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。圖8、9、10、11、12分別介紹了各種潛在的應(yīng)用。
圖8 形狀記憶微/納米圖案智能膠粘劑的潛在應(yīng)用：A、B智能可逆膠粘劑；C可轉(zhuǎn)移印刷
圖9 形狀記憶微/納米圖案超浸潤表面的潛在應(yīng)用：A-E智能防冰表面；F-H液滴存儲
圖10 形狀記憶微/納米圖案微光學(xué)器件的潛在應(yīng)用：A-C可切換透明度表面；D-F動態(tài)光柵、智能窗戶和光控電子設(shè)備
圖11 形狀記憶微/納米圖案生物醫(yī)學(xué)的潛在應(yīng)用：A智能抗菌表面；B、C用于細胞生長的SMP微圖案；D微型機器人手臂上SMP微圖案的應(yīng)用
圖12 形狀記憶微/納米圖案其他的潛在應(yīng)用：A SMP微圖案用于構(gòu)建3D電路；B納米摩擦發(fā)電機；C超適應(yīng)性光子圖案皮膚
江南大學(xué)青年教師李文兵為該論文的第一作者和通訊作者，哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉彥菊教授為該論文的共同通訊作者。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202105958
