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透過3D列印實現剛柔複合超疏水介面的製備

釋出時間✘·◕↟│:2022-08-31      點選次數✘·◕↟│:203

近日◕◕││↟,上海交大機械與動力工程學院胡松濤副教授課題組提出了剛柔微結構複合的超疏水介面設計思想◕◕││↟,解決了衝擊定位要求苛刻的難題◕◕││↟,相關研究成果在機械裝備抗液防冰等領域具有重要的應用前景╃↟✘·。瑞士蘇黎世聯邦理工學院Andrew J. deMello教授課題組和英國帝國理工學院Daniele Dini教授課題組為合作單位╃↟✘·。該成果以“Flexibility-Patterned Liquid-Repelling Surfaces"為題作為封面論文發表於ACS Applied Materials & Interfaces期刊╃↟✘·。


剛柔複合介面設計與製備(杆徑10μm的柔性網格結構及剛性支柱)


面向低溫衝擊液滴的超疏水介面需要遞進滿足兩個條件✘·◕↟│:1)基於微納幾何結構和低能化學修飾的抗刺穿性以反彈衝擊液滴;2)極短的固液接觸時間以避免液滴在介面成核結冰╃↟✘·。現有的相關介面設計工作遵循剛性和柔性兩類策略◕◕││↟,可有效縮短固液接觸時間◕◕││↟,但受限於苛刻的固液衝擊定位要求╃↟✘·。研究團隊借鑑蹦床公園◕◕││↟,提出了剛柔微結構相結合的超疏水介面設計◕◕││↟,透過融合剛性和柔性設計策略◕◕││↟,期望消除介面潤溼效能對固液衝擊定位的依賴╃↟✘·。研究團隊採用面投影微立體光刻3D列印技術(nanoArch S140◕◕││↟,摩方精密)高效╃•╃◕•、精準地實現了上述剛柔複合介面設計的樣機制備╃↟✘·。


液滴衝擊行為


    研究團隊利用高速相機記錄液滴在衝擊不同介面以及介面內不同區域性區域的動力學行為◕◕││↟,證明可以利用剛柔複合介面設計來調整液滴衝擊行為╃↟✘·。


固液接觸時間


液滴衝擊實驗進一步表明◕◕││↟,當液滴衝擊柔性介面區域時◕◕││↟,將觸發結構振動來縮短固液接觸時間;而當液滴衝擊剛性介面區域時◕◕││↟,將觸發液滴的非對稱再分佈來縮短固液接觸時間╃↟✘·。




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