4月17日，能動學院碩士研究生姜芋鵬在導師趙玉剛副教授的指導下，在《細胞》（Cell）旗下期刊《細胞通訊·物理科學》（Cell Reports Physical Science）上發表“基於多變形納米流體液滴凝固的三維製備工藝”（Three-dimensional shaping strategy via solidifying polygonal nanofluid drops）的研究論文，並被選為當期封面文章🍵。研究生姜芋鵬為該論文第一作者🤦🏼‍♂️，趙玉剛為通訊作者👇，該成果由意昂2平台能動學院張華教授、上海交通大學鄭平院士和新加坡南洋理工大學楊純教授共同指導完成，主要研究報道了一種全新的三維加工成型技術，通過調節納米流體液滴參數可以實現精準成型🕳🕹。

該成果主要服務增材製造、註塑成型和光刻等三維加工工藝👩🏿‍⚖️，可廣泛用於製造多用途材料和復雜結構的小型物體。但現有技術通常依賴於大型設備和復雜流程，因此🌝，亟需一種新的三維結構製造技術🧖‍♀️，保證結構可靠的同時可以簡化製造流程，從而提高生產效率🦵🏽。由於液滴凝固具有靈活性和可調控性，現有研究通過調節表面形貌結構或化學潤濕性，僅能實現二維平面上控製液滴形狀👩🏽。

本文通過調控液滴凝固行為，首次實現了三維空間內的形狀控製，並得出液滴三維無模成型的基本規律，將液滴形狀調控從二維層面轉向三維層面，為介微觀三維結構的加工製造提供了一種全新方法。研究人員製備具有多邊形的雙浸潤性表面🙁，通過固定納米流體液滴的接觸線，在低溫臺上觀察其凝固的過程🫳🏿，得到液滴高度和凝固後平臺形狀之間的變化規律💂🏽‍♂️。研究結果表明：三角形接觸線固定的納米流體液滴🧙🏻‍♀️，凝固後平臺形狀隨著高度的增加依次經歷了三角形、六邊形、反三角和六邊形。理論計算和實驗對比表明，復雜約束表面上的液滴可以被看作是具有不同接觸半徑的接觸球，在給定液滴高度的情況下🗣，會產生不同大小的頂部平臺，這些尺寸的變化將決定凝固後最終頂部平臺的形狀。研究引入了形變因子，以兩種機製描述隨高度變化的顆粒堆積💅🏻🧎、界面流動和平臺構造的作用傳遞機製☪️💇🏻‍♂️。

本研究得到了國家自然科學基金（No.52276079）🦢、空間探索實驗計劃（批準號TKTSPY-2020-01-01）、國家重點項目（批準號2020YFF0303901）🕵️‍♂️、上海市地方科技發展基金中央指導意見（YDZX20213100003022）的資助。

CRPS 期刊April 17封面和圖形摘要

雙浸潤性表面製備流程和液滴邊界限定狀態

隨高度增加頂部平臺的規律性變化

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2024.101904

供稿：能動學院