近日，我院沈军课题组以同济大学上海特殊人工微结构材料与技术重点实验室为第一单位在软物质领域的Top期刊《Soft Matter》上发表一篇文章，“Liquid plasticine: controlled deformation and recovery of droplets with interfacial nanoparticle jamming, Soft Matter, 2016, 12, 1655”, 被选为该杂志第12卷第6期的封面，并引起了著名学术评论媒体的关注，先后被《New Scientist》杂志和Discovery频道报导。
众所周知，固体具有可塑性而液体没有，但三年前沈军课题组组在研究中发现，通过将溶胶-凝胶法制备的超疏水SiO2薄膜上的颗粒转移到水滴表面就可以实现水滴的可塑性，而且在变形后的水滴表面完全观测不到颗粒，其透明性与正常水滴几乎一样（Chem. Commun., 2013, 49, 10016）。然而当时并未找到产生这一现象深层次的原因。经过两年多的努力，通过对薄膜特性、塑形过程、变形后的水滴三个环节展开研究，终于发现水滴形变的机制在于：疏水SiO2纳米颗粒（~20 nm）在水滴表面发生了密堆积，并且通过范德华力达到了堵塞状态，颗粒无法自由移动，整体上表现为具有一定刚性的薄膜，可以稳定维持特定的曲率，因此颗粒下面覆盖的水滴也就呈现出相应的曲率，表现出非球形的状态。此外，堵塞在水滴表面的纳米颗粒是单层的，相当于给水滴穿了一层只有20 nm厚的外衣，产生的散射、吸收几乎都可以忽略，因此水滴可以保持其高透明性。
在该研究中，运用纳米力学理论，结合白光干涉、荧光分析、有限元模拟等技术，揭示了颗粒堵塞的微观条件和水滴形态演变的规律，并发明了新的技术提高了水滴形状的可控性，使之可以像橡皮泥一样被随意塑形。另外，还通过电泳实验演示了液体橡皮泥作为微型容器的独特价值。
该论文为同济大学与北京大学、美国Rutgers大学合作完成；第一作者为本院博士后李晓光，现任西北工业大学理学院副教授；通讯作者为李晓光、沈军教授和北大段慧玲教授。
文章链接：http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/SM/2016/C5SM02765A
《New Scientist》杂志的报导：
https://www.newscientist.com/article/2075765-nano-coating-lets-you-mould-and-slice-liquid-just-like-play-doh/
图1. 文章被选作2016年2月14日出版的《Soft Matter》杂志封面。
图2. Discovery频道对该论文工作的报导视频截图。
图3.《New Scientist》杂志对本工作的报导截图。