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用于微滴操作和油水分離的3D打印仿生超疏水結(jié)構(gòu)

3D打印動態(tài)
2018
03/23
10:25
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仿生功能目前表面上越來越受到各種科學(xué)技術(shù)應(yīng)用的關(guān)注熱度不減,特別是受植物葉子(人厭槐葉萍)啟發(fā)的超疏水表面。 然而,復(fù)雜的分層微結(jié)構(gòu)的復(fù)制受到傳統(tǒng)制造技術(shù)的限制。

植物名稱:人厭槐葉萍
(人厭槐葉萍,多年生漂浮水面的蕨類植物,沒有根,葉三枚輪生,兩枚浮在水面上,另一枚沉在水中呈須根狀,浮水葉上有許多突起,每一突起具有一總柄,總柄項端分成4條分支毛.葉呈兩型,生長初期近于圓形至橢圓形,平貼水面,葉片成平展?fàn)睿Q為初生型;生長密集時,葉片較大,略呈褶迭狀,葉片也較厚,長約2cm,寬約3cm,葉片成折合狀,稱為次生型。本種原為水族引進(jìn),近年有些地區(qū)已大量繁殖,多為人為栽植,尚未見野生的情況。)

在本文中,研究人員通過沉浸表面積累3D打眼工藝制造了具有由人眼槐葉萍葉子所啟發(fā)的打蛋器頭的超疏水性微尺度人造毛發(fā)。將多壁碳納米管添加到可光固化樹脂中以增強(qiáng)微結(jié)構(gòu)的表面粗糙度和機(jī)械強(qiáng)度。 3D打印的打蛋器表面揭示了超親水性和花瓣效應(yīng)方面的有趣特性。
結(jié)果表明,如果表面具有適當(dāng)?shù)奈⒔Y(jié)構(gòu)特征,則親水材料可以在宏觀上表現(xiàn)為疏水性。 可控制的粘附力(從23μN(yùn)到55μN(yùn))可以通過不同數(shù)量的打蛋器臂輕松調(diào)整,以便用于潛在應(yīng)用,例如用于微滴操作的微型手。

此外,還展示了一種基于仿生結(jié)構(gòu)的新型節(jié)能油/水分離解決方案。結(jié)果顯示3D打印的打蛋器結(jié)構(gòu)可以有許多應(yīng)用,包括水滴操作,3D細(xì)胞培養(yǎng),微反應(yīng)器,溢油清理和油水分離。

作者:浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物學(xué)副教授 周啟發(fā)

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