供稿人:唐昊煜 贺健康 发布日期：2018-09-28
仿生结构一直以来都是生物科学领域的研究热点，而多尺度的分层结构表面作为自然界中很多机械、光学和润湿性行为的结构基础，受到广泛关注。然而由于其层级微结构较为复杂，传统制造方法会受到限制。
如图所示，吉林大学的Muhammad Irfan Abid, Lei Wang等人受到自然界叶片及蝴蝶翅膀的表面微结构启发，通过具有角度复用曝光和扫描的双光束干涉光刻3D打印平台，打印了具有级联分辨率和3D表面轮廓的大面积复杂分层结构。
图1 双光束干涉光刻平台及打印工艺示意图
通过精确地控制曝光剂量，可以得到具有相似纵横比的三维纹理表面，且横向尺寸跨越4μm至300 nm，高度尺寸为0.9μm到40nm。如图为打印所得高度0.9μm，一维尺寸约为2μm的三维层级微结构表面，具有超疏水性，表面接触角达到154°。
图2 超疏水三维分层微结构
利用这种打印方法得到仿生Trichoplusia orichalcea蝴蝶翅膀表面分层结构，如图3所示，打印所得仿生分层结构十分相似。用自然光照射改分层结构，可以发现入射光方向一定时，随着该结构与轴向取向角的变化，将呈现可见光区从紫色到红色的变化，即该分层结构可以作为高效线性偏振器使用。
图3 仿生蝴蝶翅膀表面分层微结构及其对可见光的线偏振
总之，通过这种双光束干涉光刻3D打印平台可以制造具有不同尺寸的仿生分层结构。这种仿生分层结构可以模拟自然界的超疏水性、不同颜色的偏振等性质。该仿生表面在微流控、防污、装饰/全息元件、有色首饰、微纳光学、偏振滤光片和表面增强拉曼散射传感器等领域有潜在的应用前景。