上海交大：通過3D打印實現剛柔復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復合的超疏水界面設計思想，解決了沖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(fā)表于ACS Applied Materials & Interfaces期刊。

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

剛柔復合界面設計與制備（桿徑10μm的柔性網格結構及剛性支柱）

面向低溫沖擊液滴的超疏水界面需要遞進滿足兩個條件：1）基于微納幾何結構和低能化學修飾的抗刺穿性以反彈沖擊液滴；2）極短的固液接觸時間以避免液滴在界面成核結冰。現有的相關界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，但受限于苛刻的固液沖擊定位要求。研究團隊借鑒蹦床公園，提出了剛柔微結構相結合的超疏水界面設計，通過融合剛性和柔性設計策略，期望消除界面潤濕性能對固液沖擊定位的依賴。研究團隊采用面投影微立體光刻3D打印技術（nanoArch S140，摩方精密）高效、精準地實現了上述剛柔復合界面設計的樣機制備。

液滴沖擊行為

研究團隊利用高速相機記錄液滴在沖擊不同界面以及界面內不同局部區(qū)域的動力學行為，證明可以利用剛柔復合界面設計來調整液滴沖擊行為。

固液接觸時間

液滴沖擊實驗進一步表明，當液滴沖擊柔性界面區(qū)域時，將觸發(fā)結構振動來縮短固液接觸時間；而當液滴沖擊剛性界面區(qū)域時，將觸發(fā)液滴的非對稱再分布來縮短固液接觸時間。