物體漂浮在水面是生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象。控制物體的漂浮狀態(tài)在船只設(shè)計(jì)、礦物篩選、膠體組裝和微納制造等眾多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。近年來(lái)，研究者逐漸揭示了材料表面性質(zhì)對(duì)漂浮狀態(tài)的作用。然而，在當(dāng)前的研究中，人們普遍認(rèn)為物體穩(wěn)定漂浮時(shí)的狀態(tài)和浮力是固定不變的。
在科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、北京分子科學(xué)國(guó)家研究中心和中國(guó)科學(xué)院的支持下，綠色印刷院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宋延林課題組近年來(lái)圍繞固體與液體粘附作用與圖案化開(kāi)展了系統(tǒng)研究，先后實(shí)現(xiàn)了液體復(fù)雜行為的操縱和精確圖案化（Nat. Commun. 2019, 10, 950; Sci. Adv. 2020, 6, eaay5808； Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 10535-10539；Nat. Commun. 2021, 12, 6899）。
近日，宋延林研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，從不同高度落入水中的物體，穩(wěn)定后可以在水面上呈現(xiàn)不同浸沒(méi)深度，從而表現(xiàn)出不同的漂浮狀態(tài) (圖1)。也就是說(shuō)，物體漂浮時(shí)的浮力并不是固定的，而是受到下落過(guò)程的影響。理論分析表明，由于固-液粘附作用，物體入水后的三相接觸線表現(xiàn)出釘扎-滑移-釘扎的三階段動(dòng)力學(xué)行為，這是物體呈現(xiàn)不同漂浮狀態(tài)的根本原因。據(jù)此，他們提出了“浮滯回線”來(lái)指導(dǎo)調(diào)節(jié)物體漂浮狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，改變外力的加載-卸載順序能夠?qū)崿F(xiàn)物體漂浮狀態(tài)的調(diào)控 (圖2)。隨后，他們展示了可變漂浮狀態(tài)在界面催化、液體蒸發(fā)和藥物釋放等領(lǐng)域的應(yīng)用。這一研究加深了人們對(duì)漂浮過(guò)程中界面現(xiàn)象的理解，在相關(guān)領(lǐng)域具有重要的啟示意義。相關(guān)成果近日發(fā)表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America期刊（https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2201665119 ），論文第一作者是博士生李安，通訊作者是宋延林研究員和李會(huì)增副研究員。
圖1 物體的可變漂浮狀態(tài)現(xiàn)象
圖2 “浮滯回線”與漂浮狀態(tài)調(diào)控方法
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