新闻网讯 12月10日，机械学院、智能制造装备与技术全国重点实验室黄永安教授团队在国际权威期刊Science Advances发表了题为“Scalable manufacturing of multifunctional insect wing membrane via interfacial lase-and-peel strategy（通过界面激光剥离策略实现多功能昆虫翅膜的可扩展制造）”的研究论文。该工作提出并发展了一种名为“界面激光剥离”（Lase-and-Peel）的制造技术，能够在超薄聚酰亚胺基底上，大规模制备出在形态与功能上与天然昆虫翅膀高度一致的人工仿生翅膜。机械学院2020届博士生卞敬、2023级硕士生马宇行、2023届硕士生凌红为论文共同第一作者，黄永安为通讯作者。

昆虫翅膀表面的不规则纳米结构，赋予其自清洁、高透光与抗菌等多重优异特性，是仿生功能表面研究的理想对象。然而，现有主流的纳米制造技术大多依赖于复杂的“自上而下”表面加工，工艺成本高，且对基底的平整度、厚度以及加工精度要求极为严格，难以在亚微米级的超薄柔性基底上实现结构的大规模、高保真复制，制约了其在柔性器件中的集成应用。

针对这一制造难题，团队转变思路，将制造思路从“表面”转向“界面”。研究团队利用紫外激光作用于聚酰亚胺薄膜与玻璃基底的结合界面，通过精确控制激光能量，诱导界面处产生纳米气泡并进行可控自组装，形成一层界面纳米结构；随后，通过机械剥离操作，将界面纳米结构转化为表面纳米柱，从而获得具有不规则纳米柱阵列的仿生翅膜。该方法利用了纳米气泡聚合与机械断裂的物理机制，简化了制造流程，并适用于亚微米级超薄膜的加工。所制备的人工翅膜厚度不足500纳米，其表面纳米结构在高深宽比、尺寸随机分布等精细形貌特征上与自然蜻蜓翅膀高度相似。

该技术的特点在于：一是实现了结构与功能的仿生。该方法不仅复制了昆虫翅膀的亚微米级膜体厚度，也高保真地复刻了其表面纳米结构，使得人工翅膜具备了与天然翅膀相近的表面特性，如疏水性、抗菌性以及显著的抗反射能力（可使聚酰亚胺薄膜的透射率提升约7%）。二是工艺相对简单，具备规模化潜力。整个过程无需使用化学试剂、无需掩模，且不依赖洁净室或真空环境，可直接利用商用工业激光加工系统实现，理论加工效率较高。三是超薄柔韧，易于集成。由于其极薄的厚度，该仿生膜层能够无需粘合剂即可贴附于各种平面或曲面。研究团队演示了将其集成于隐形眼镜的应用概念，验证了其在提升光学性能与表面抗菌能力方面的潜力。

该研究为在超薄柔性基底上制备高性能仿生纳米结构提供了一种新的可行方案，有望在柔性显示、医疗器械与植入物、生物集成光学器件、柔性可贴合电子设备等诸多前沿领域应用，推动了昆虫翅仿生纳米结构制造向更高效、更实用、可共形集成的方向发展。

相关工作得到了国家自然科学基金青年科学基金项目、面上项目以及湖北省中央引导地方发展专项的支持。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea6934