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用于微滴操作和油水分离的3D打印仿生超疏水结构

仿生功能目前表面上越来越受到各种科学技术应用的关注热度不减,特别是受植物叶子(人厌槐叶萍)启发的超疏水表面。 然而,复杂的分层微结构的复制受到传统制造技术的限制。

用于微滴操作和油水分离的3D打印仿生超疏水结构

植物名称:人厌槐叶萍

(人厌槐叶萍,多年生漂浮水面的蕨类植物,没有根,叶三枚轮生,两枚浮在水面上,另一枚沉在水中呈须根状,浮水叶上有许多突起,每一突起具有一总柄,总柄项端分成4条分支毛.叶呈两型,生长初期近于圆形至椭圆形,平贴水面,叶片成平展状,称为初生型;生长密集时,叶片较大,略呈褶迭状,叶片也较厚,长约2cm,宽约3cm,叶片成折合状,称为次生型。本种原为水族引进,近年有些地区已大量繁殖,多为人为栽植,尚未见野生的情况。)

用于微滴操作和油水分离的3D打印仿生超疏水结构

在本文中,研究人员通过沉浸表面积累3D打眼工艺制造了具有由人眼槐叶萍叶子所启发的打蛋器头的超疏水性微尺度人造毛发。将多壁碳纳米管添加到可光固化树脂中以增强微结构的表面粗糙度和机械强度。 3D打印的打蛋器表面揭示了超亲水性和花瓣效应方面的有趣特性。

用于微滴操作和油水分离的3D打印仿生超疏水结构

结果表明,如果表面具有适当的微结构特征,则亲水材料可以在宏观上表现为疏水性。 可控制的粘附力(从23μN到55μN)可以通过不同数量的打蛋器臂轻松调整,以便用于潜在应用,例如用于微滴操作的微型手。

用于微滴操作和油水分离的3D打印仿生超疏水结构

此外,还展示了一种基于仿生结构的新型节能油/水分离解决方案。结果显示3D打印的打蛋器结构可以有许多应用,包括水滴操作,3D细胞培养,微反应器,溢油清理和油水分离。

作者:浙江大学生命科学学院生物学副教授 周启发

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