用于微滴操作和油水分離的3D打印仿生超疏水結構

仿生功能目前表面上越來越受到各種科學技術應用的關注熱度不減，特別是受植物葉子（人厭槐葉萍）啟發(fā)的超疏水表面。 然而，復雜的分層微結構的復制受到傳統(tǒng)制造技術的限制。

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，葉片成平展狀，稱為初生型；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，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微結構的表面粗糙度和機械強度。 3D打印的打蛋器表面揭示了超親水性和花瓣效應方面的有趣特性。

結果表明，如果表面具有適當?shù)奈⒔Y構特征，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到55μN）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構的新型節(jié)能油/水分離解決方案。結果顯示3D打印的打蛋器結構可以有許多應用，包括水滴操作，3D細胞培養(yǎng)，微反應器，溢油清理和油水分離。

作者：浙江大學生命科學學院生物學副教授 周啟發(fā)