用于微滴操作和油水分離的3D打印仿生超疏水結(jié)構(gòu)

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(xiàng)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)?，稱為初生型；生長密集時(shí)，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)