自然界中，生物体经过数百万年进化，其表面与液体或光线形成了独特的相互作用机制，如超疏水、超亲水或特定光波长吸收等，这些特性对它们在特定环境中的生存至关重要。研究表明，这些功能主要源于生物体表面特殊的微纳结构。尽管科学家们已开发出光刻、蚀刻、激光加工等多种技术来仿生构建这类结构，但这些方法往往过程复杂、设备昂贵，且在独立实现多尺度结构与多功能集成方面面临挑战。因此，开发一种简便、经济的高性能多功能表面制备策略，一直是该领域的热切期待。
近日，东南大学赵远锦教授课题组发现，在热力学结霜过程中，聚合物单体能够逆着重力，沿着生长的霜晶结构向上“攀爬”。基于这一现象，他们提出了一种名为“冰晶辅助冷冻铸造”的新策略。该策略利用结霜相变过程中水蒸气凝结并自相似生长形成的对称分形霜晶作为动态模板，使底部的聚合物单体迁移并包裹霜晶。随后，通过简单的原位光交联和移除霜晶模板，即可直接获得具有类霜晶分级结构的超表面。这种方法被证明适用于多种光聚合单体，并能通过与MXene等功能纳米材料集成，使所得超表面同时具备超疏水性、高效光热转换、出色的防冰以及光愈合超疏水和自清洁等多重卓越性能。相关论文以“Bio-Inspired Super-Surfaces from Frost-Assisted Freeze-Casting Strategy”为题，发表在Advanced Materials上。
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