泡沫具有特殊的性能，如高比表面積、可壓縮性、聲波控制、光學(xué)衍射和散射，同時(shí)具有固體和液體的力學(xué)性質(zhì)等，其應(yīng)用涵蓋了材料科學(xué)、海洋工程、環(huán)境科學(xué)、生物醫(yī)藥、化學(xué)工程、食品生產(chǎn)及微電子學(xué)等方面，對人類的生存和發(fā)展具有重要的作用。1873年，比利時(shí)科學(xué)家 Plateau 開創(chuàng)了泡沫物理學(xué)。從那之后，人們開始對泡沫世界展開深入的探索。百余年來，泡沫的結(jié)構(gòu)規(guī)律和演變過程已經(jīng)形成了比較成熟的體系，但是對泡沫演變進(jìn)行調(diào)控卻一直存在巨大的挑戰(zhàn)。最主要的原因就是泡沫世界中存在著一套類似叢林法則的“弱肉強(qiáng)食”現(xiàn)象：大小不同的氣泡在奧斯瓦爾德機(jī)制的影響下，會呈現(xiàn)出“大的越大，小的越小”的現(xiàn)象。因此，對其結(jié)構(gòu)演化的有效調(diào)控成為了泡沫研究領(lǐng)域百余年來的一個(gè)難題。 ""F'Nzy  
0>?78QL9<  
然而，泡沫世界的這一“叢林法則”即將被科學(xué)家打破。中科院化學(xué)所宋延林課題組發(fā)現(xiàn)了一種巧妙的方法，能夠?qū)Χ�維泡沫演變模式進(jìn)行調(diào)控，將泡沫世界的“弱肉強(qiáng)食”調(diào)控為一種“限富濟(jì)貧”的新機(jī)制，并以此為基礎(chǔ)發(fā)展出了一種全新概念的納米印刷術(shù)，也為其它類似體系演變的控制提供了新的思路。
gY@$g  
6n.C!,Zmn  
課題組研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)固體表面不是平滑的，而是具有微米結(jié)構(gòu)的情況下（圖1a），氣泡在生長過程中會與這些微米結(jié)構(gòu)發(fā)生相互作用從而產(chǎn)生形變，使得氣泡的曲率半徑不再隨體積的增大而持續(xù)增大，反而可能出現(xiàn)逐漸減小的情形（圖1b）。曲率半徑變小意味著氣泡的長大能力變?nèi)�，即大氣泡不再具有吞并小氣泡的能力，從而限制了其持續(xù)增長，維持了小氣泡的長久存在，實(shí)現(xiàn)了泡沫體系中“限富濟(jì)貧”的均一圖案化（圖1d）。 JMYM}G  
A!5)$>!o  
aSNTm8SYX  
基于上述機(jī)制，通過設(shè)計(jì)微米結(jié)構(gòu)的幾何性質(zhì)，就可以選擇性控制不同區(qū)域氣泡的表面曲率，從而可以控制泡沫的演變過程及演化方向，實(shí)現(xiàn)泡沫的多種圖案化（圖2）。 /&'rQ`nd  
@y\M8C8  
GfT`>M?QGK  
在應(yīng)用方面，研究者們表示，泡沫的控制在多孔材料的制備和性能調(diào)控方面具有重要的應(yīng)用。通過這種調(diào)控而形成的圖案化的二維氣泡能夠?yàn)楦?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=精度',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_9">精度組裝功能材料提供模版：將功能材料放入溶液中，隨著液體的蒸發(fā)，這些功能材料（如納米顆粒、導(dǎo)電聚合物等）就會在氣泡邊界處進(jìn)行組裝，形成納米尺度的高精度網(wǎng)格圖案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在透明電極等光電器件中的應(yīng)用（圖3）。 LMte,zs>  
@k2nID^>  
}q@Jh*  
這種二維泡沫演變的新模式，改變了百年來科學(xué)界對于泡沫演化難以操控的局面，實(shí)現(xiàn)了以陣列化氣泡為模板“印刷”功能材料、制備納米尺度的高精度圖案等功能，是納米綠色印刷技術(shù)在前沿研究領(lǐng)域的一大突破，也為其它類似體系的演變過程控制提供了全新的思路。該研究成果發(fā)表在 Nat. Commun.雜志上（Nat.Commun. 2017,8,14110 doi: 10.1038/ncomms14110）。（來源：中國科學(xué)院化學(xué)研究所）