润湿（wetting）是液-固界面作用最基础、最核心的物理问题之一。从1805年的Young氏方程，到1936年的Wenzel模型、1944年的Cassie模型，再到2016年的猪笼草口缘单向铺展……多年来无数学者追寻着表面形貌对液体润湿、铺展的作用机理与物理本质。然而令人遗憾的是，润湿与铺展理论发展至今，表面形貌润湿性调控实现了“单方向调控”，但也局限在了“单方向调控”。通过表面微结构设计实现液体自驱动多向润湿铺展，使润湿从“不可预见”迈向“多向可调”，从而实现“润湿自由”，实现了润湿基础科学的突破。
　　西安交通大学机械工程学院张辉副教授、董光能教授团队提出了通过“颚口微阀”产生非对称表面张力驱动液膜，从而牵引液滴铺展的表面微结构设计方案；利用主体-尖端（bulk-cusp）构建微结构单元，形成不同方向的张力引导通道，实现了液滴4象限的可控润湿与铺展；巧妙利用“方形”与“十字”结构主体，调制前体液膜占比，实现了前体液膜与主液体的“耦合”与“分离”。
　　在应用验证中，将十字形-尖端（cross-cusp）布置于摩擦副接触区外围的非接触区域，利用其多方向自驱动铺展建立无源补液路径，使润滑剂持续引导并稳定汇入接触界面，构成“自集油表面”，实现了润滑剂的长效供给与摩擦学性能改善。此外，将方形-尖端（square-cusp）用于蒸发相变冷却场景，通过构建的液膜通道，提升了液体覆盖的均匀性和长效性，实现了稳定控温，验证了该结构在热管理中的应用潜力。
　　近日，该研究成果以《主体-尖端微结构用于可控多向液体铺展》为题发表于国际期刊《自然通讯》。
 

（记者 姚旺）