上海交大：通過3D打印實(shí)現(xiàn)剛?cè)釓?fù)合超疏水界面的制備

來源： PuSL高精密3D打印

近日，上海交大機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院胡松濤副教授課題組提出了剛?cè)嵛⒔Y(jié)構(gòu)復(fù)合的超疏水界面設(shè)計(jì)思想，解決了沖擊定位要求苛刻的難題，相關(guān)研究成果在機(jī)械裝備抗液防冰等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Andrew J. deMello教授課題組和英國帝國理工學(xué)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(fā)表于ACS Applied Materials & Interfaces期刊。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c05243。

剛?cè)釓?fù)合界面設(shè)計(jì)與制備（桿徑10μm的柔性網(wǎng)格結(jié)構(gòu)及剛性支柱）

面向低溫沖擊液滴的超疏水界面需要遞進(jìn)滿足兩個(gè)條件：1）基于微納幾何結(jié)構(gòu)和低能化學(xué)修飾的抗刺穿性以反彈沖擊液滴；2）極短的固液接觸時(shí)間以避免液滴在界面成核結(jié)冰。現(xiàn)有的相關(guān)界面設(shè)計(jì)工作遵循剛性和柔性兩類策略，可有效縮短固液接觸時(shí)間，但受限于苛刻的固液沖擊定位要求。研究團(tuán)隊(duì)借鑒蹦床公園，提出了剛?cè)嵛⒔Y(jié)構(gòu)相結(jié)合的超疏水界面設(shè)計(jì)，通過融合剛性和柔性設(shè)計(jì)策略，期望消除界面潤濕性能對(duì)固液沖擊定位的依賴。研究團(tuán)隊(duì)采用面投影微立體光刻3D打印技術(shù)（nanoArch S140，摩方精密）高效、精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)了上述剛?cè)釓?fù)合界面設(shè)計(jì)的樣機(jī)制備。

液滴沖擊行為

研究團(tuán)隊(duì)利用高速相機(jī)記錄液滴在沖擊不同界面以及界面內(nèi)不同局部區(qū)域的動(dòng)力學(xué)行為，證明可以利用剛?cè)釓?fù)合界面設(shè)計(jì)來調(diào)整液滴沖擊行為。

固液接觸時(shí)間

液滴沖擊實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明，當(dāng)液滴沖擊柔性界面區(qū)域時(shí)，將觸發(fā)結(jié)構(gòu)振動(dòng)來縮短固液接觸時(shí)間；而當(dāng)液滴沖擊剛性界面區(qū)域時(shí)，將觸發(fā)液滴的非對(duì)稱再分布來縮短固液接觸時(shí)間。