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异质浸润性表面由具有两种或多种不同浸润性的区域构成,利用其特殊的表面性质能够实现液体的高效、精准、大面积的阵列化分布,进而实现功能材料的大面积图案化制备,因此在印刷、液体分配、微流体等领域受到了广泛关注。本论文中,我们从异质浸润性对液滴三相接触线调控的角度出发,制备了超双疏的喷孔,实现了低表面能液体的高分辨喷墨打印;采用异质浸润性图案化基底为打印基材,实现了形貌可控三维微结构图案和功能性纳米材料组装图案的打印、印刷制备。 本研究主要内容包括:⑴提出了一种简易制备新型超双疏喷孔的方法,并将其应用于分配体积可控的微小墨滴。这种超双疏喷孔可以在不附加外力的作用下制备小至皮升级的液滴,油滴的体积由喷孔的尺寸、液滴与喷孔的接触角以及液滴的性质所决定。该超双疏喷孔除了可以操控液滴的体积,其对液滴的转移效率也明显提高,并且在喷孔的残留被有效降低。使用该超双疏喷孔进行打印,单个墨滴的分辨率得到显著提升,并可通过层层打印得到高分辨的三维结构。这种通过异质浸润性调控喷孔与墨滴的三相接触线,从而简便地控制液滴尺寸的方法在喷墨打印、液体分割与输送等领域有重要应用价值。⑵制备了一系列不同角度的异质浸润性图案化基底,通过调控母液滴与不同角度的异质浸润性边界的相互作用,可以在毫米级尺寸的异质浸润性图案上制备皮升级的阵列化微小液滴。调节异质浸润性图案间的浸润性差异和图案的几何形貌,可以有效控制小液滴的体积;改变母液滴在异质浸润性图案化基底上的滑移方向,可以精确控制在同一图案上得到的小液滴的数目。不同的功能材料,例如量子点、无机盐以及纳米粒子,都可以利用这种方法进行阵列化功能单元的制备。该方法为控制液滴分离和制备微结构阵列提供了新的思路。⑶利用喷墨墨滴在亲水钉扎点图案化的基底上实现非对称去浸润,制备了形貌可控的精细三维结构。微小液滴三相接触线的非对称去浸润导致纳米粒子沿着三相接触线组装,形成了紧密排列的不同形貌的三维结构。通过调控液滴的和亲水钉扎点的特性,可以精确控制三维结构的形貌。通过调节单个三维结构的组成、形貌以及位置,所制备的三维结构阵列可以作为多重信息载体。该方法可以扩展到多种功能材料的打印墨水,例如量子点或者金属纳米粒子,用于制备具有特殊性能和可控形貌的三维结构。