Kang等人利用軟刻蝕技術(shù)制備得到仿閃蝶表面的PDMS多層級(jí)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)最小保留500nm的結(jié)構(gòu)精度，并且所制備的材料表面具有結(jié)構(gòu)光效應(yīng)和超疏水自清潔性質(zhì)。

Pris等人以夜光閃蝶翅膀表面為模板，通過沉積單壁碳納米管，獲得了反射光譜隨納米結(jié)構(gòu)的熱膨脹變化的靈敏檢測器，其熱檢測靈敏度達(dá)到18 - 62 m K。Huang等人利用等離子體刻蝕技術(shù)對(duì)硅、鍺等半導(dǎo)體表面進(jìn)行刻蝕，得到仿蟬翼表面的錐形納米陣列，其表面對(duì)UV波具有大于99%的吸收率。

Chen等人通過二氧化硅顆粒掩膜刻蝕法，制備得到傘帽狀的納米PET陣列，隨后使用HF刻蝕掉二氧化硅傘帽，得到仿蟬翼表面結(jié)構(gòu)的納米PET陣列薄膜，該薄膜具有良好的抗反射能力以及超疏水自清潔能力。Li等人使用濕法制備將碳納米管修飾在1 - 5 μm的聚苯乙烯微米球上，得到具有仿荷葉結(jié)構(gòu)的超疏水表面。

Romano等人通過激光處理不銹鋼表面，誘導(dǎo)表面產(chǎn)生周期性的蜂窩狀多層級(jí)結(jié)構(gòu)，其表面具有疏水和自清潔的特性，并且能夠呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)色。Wakerley等人利用電化學(xué)沉積和疏水鏈接枝制備得到具有多層級(jí)結(jié)構(gòu)的超疏水銅表面，其獨(dú)特的氣-液-固三相界面，能夠增大催化位點(diǎn)附近的CO2濃度，相較于未修飾的銅基底，CO2還原乙烯和乙醇過程中的法拉第效率分別從9%和4%上升至56%和17%。多層級(jí)孔結(jié)構(gòu)能夠創(chuàng)造出單一尺寸孔所沒有的性質(zhì)，經(jīng)過數(shù)億年的進(jìn)化，生命體中也存在各種形式的多層級(jí)孔結(jié)構(gòu)，使其在殘酷的環(huán)境中得以生存。

柚子皮具有島鏈狀多層級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)，其200 - 400 μm的大孔表面還具有細(xì)胞圍成的5 - 10μm的小孔結(jié)構(gòu)，這些小孔在空間上呈現(xiàn)密度不一的分布形成鏈節(jié)，能夠吸收近90%的沖擊能量，并且錯(cuò)綜復(fù)雜的疏水孔隙網(wǎng)絡(luò)還能夠阻止內(nèi)部果肉的水分蒸發(fā)。此外，多層級(jí)孔結(jié)構(gòu)能夠加速固-液界面?zhèn)髻|(zhì)，海綿具有微米至毫米的發(fā)達(dá)孔隙，能夠大大降低水流通過的流動(dòng)阻力，并且高比表面積能夠使其表面更多地接觸水中的營養(yǎng)物質(zhì)，即使在微弱的洋流中也能攝取足夠的養(yǎng)分維持生存。竹桿的內(nèi)部也具有厘米至微米的多層級(jí)運(yùn)輸通道，能夠根據(jù)外部的濕度以及含水量調(diào)節(jié)內(nèi)部水分運(yùn)輸速率。

骨組織的兩端為疏松的骨松質(zhì)，其內(nèi)部為微米至毫米的多孔結(jié)構(gòu)，能夠抵抗沖擊的同時(shí)，降低整體骨密度，減少運(yùn)動(dòng)所耗損的能量，并且能夠?yàn)楣羌?xì)胞和血液之間提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì)交換場所。

生命體內(nèi)的多層級(jí)孔結(jié)構(gòu)能夠有效提高固體與流體介質(zhì)的接觸面積，并且減小單位空間內(nèi)固體材料的占比，以此獲得高效的物質(zhì)運(yùn)輸效率以及輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)支撐。受此啟發(fā)，研究者們近年來開發(fā)出形態(tài)各異的多層級(jí)孔結(jié)構(gòu)功能材料，并應(yīng)用于吸能、催化、儲(chǔ)能及過濾中。

Wen等人制備了一種仿柚子皮的多孔鋁結(jié)構(gòu)，其主要由不同尺寸大小的蜂窩狀孔結(jié)構(gòu)相連接，并且在空間內(nèi)間隔分布，通過理論計(jì)算及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明其具有單一尺寸孔徑結(jié)構(gòu)2.5倍的抗沖擊性能。

多層級(jí)的孔結(jié)構(gòu)還具備更大的比表面積，因此能夠提升物質(zhì)在表面的吸附效果。例如Sun等人合成出了一種具有納米至微米分布的多層級(jí)孔TiO2，其比表面積高達(dá)200 m2/g，能夠高效吸收水中的Cr(VI)離子。

多層級(jí)孔結(jié)構(gòu)對(duì)介質(zhì)中物質(zhì)的傳遞增強(qiáng)作用也能提升界面的反應(yīng)效率，在催化和儲(chǔ)能中具有重要意義。例如Lang等人通過合金-去合金的步驟制備得到擁有納米多層級(jí)孔的Au/MnO2電極表面，利用Au對(duì)MnO2的導(dǎo)電性改善作用以及多層級(jí)孔的高離子傳輸效率，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)1145 F/g的電容密度。多層級(jí)的孔結(jié)構(gòu)不但能夠增加固-液界面面積，還能夠使內(nèi)部的流體具有逐級(jí)分布的流通阻力，以此提升整體過濾效率。

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