中國科學院理化技術研究所王樹濤/孟靖昕研究員近期在Matter上發表了題為“Application-oriented development of underwater superoleophobic materials: From bioinspired design to practical demands”的綜述。本文對仿生水下超疏油材料(BUSMs)的發展進程進行了系統的總結(圖1)。并梳理了從仿生啟發到實際需求的發展脈絡，為應對未來智能和復雜場景提供設計指導（圖2）。
圖1 時間軸展示了先進的BUSMs發展進程
首先，本文綜述了BUSMs的仿生設計從動植物原型到材料發展歷程。研究從自然界中魚鱗、荷葉、水黽腿等典型生物原型的單一特性模仿出發，逐步走向跨生物物種的結構與功能融合的設計進化。文章系統歸納了水下超疏油材料從靜態、被動的非響應型表面，向動態、智能的刺激響應型體系演進的核心設計原則。這類材料能夠通過對外界刺激（如pH等）做出響應，實時、可逆地調控表面性質，從而主動影響油滴的浸潤狀態、粘附強度與運動行為，為實現精準油滴操控奠定了基礎。文章進一步聚焦于面向實際應用的關鍵性能要求，針對材料在復雜環境中面臨的機械磨損、物理剝離、結構形變等挑戰，探討了如何提升其機械穩定性；同時，就其在腐蝕性介質、長期老化等條件下的環境耐久性，以及通過自清潔、自拋光或自修復機制維持長效功能的性能恢復能力，進行了深入論述。此外，梳理了其在油滴操控、抗油污污染及油水分離等領域的應用，展示其從傳統防污涂層向水下機器人、海洋環境保護等前沿場景的拓展，并指出當前在油滴精準操控、長期防污效能維持及復雜體系分離等方面面臨的挑戰。
圖2 BUSMs從自然原型和功能需求到實際應用的發展
最后，探討仿生水下超疏油材料（BUSMs）應對發展新需求的關鍵挑戰與機遇，為其從實驗室走向工業化應用提供參考。當前核心挑戰是如何針對生物相容性、高壓油污耐受、微塑料選擇性收集等復雜實際需求，系統指導材料設計與規；苽。未來突破將聚焦三大協同路徑：發掘多功能生物模型推動仿生創新，發展低碳低成本綠色制造工藝，借助 AI 實現材料高效篩選與設計優化。展望未來，通過跨學科協作與理 - 工 - 設融合，BUSMs 有望在環保、智能機器人等領域實現變革，成為可持續技術與工業創新的重要支撐。
以上成果發表在Matter (2026, 9(1), 102569)。論文的第一作者為中國科學院理化所劉丹娜和陳偉, 通訊作者為王樹濤研究員和孟靖昕研究員。該論文獲北京市自然科學基金(JQ23008), 國家自然科學基金(22275203和22035008)和北京市高校卓越青年科學家計劃(JWZQ2024 0102014)的共同資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.102569
