液滴操作と油水分離のための 3D プリントされた生体模倣超疎水性構造

液滴操作と油水分離のための 3D プリントされた生体模倣超疎水性構造
バイオニック表面は現在、さまざまな科学技術の応用においてますます注目を集めており、特に植物の葉 (サルビア サルビニア) にヒントを得た超疎水性表面が注目を集めています。 しかし、複雑な階層的微細構造の複製は、従来の製造技術によって制限されています。

植物名:サルビニア・スフェロセファラ(サルビニア・スフェロセファラは水に浮く多年生シダ植物です。根はなく、3枚の葉が輪生しており、そのうち2枚は水面に浮き、もう1枚は繊維状の根のように水中に沈んでいます。浮葉には多数の突起があり、それぞれに共通の葉柄があり、共通の葉柄の先端は4本の枝分かれした毛に分かれています。葉は2種類あり、生育初期はほぼ円形から楕円形で水面に浮き、葉は平らで、これを一次型と呼びます。密生すると葉は大きくなり、わずかに折り畳まれ、厚くなり、長さ2cm、幅3cm程度になり、葉は折り畳まれ、これを二次型と呼びます。この種はもともと水生動物によって導入されました。近年、一部の地域で大量に繁殖していますが、そのほとんどは人間によって植えられており、野生ではまだ見られません。)

この論文では、研究者らは、浸漬表面蓄積 3D パンチング プロセスを通じて、サルビニア サルビニアの葉にヒントを得た泡立て器ヘッドを備えた超疎水性マイクロスケール人工毛髪を製造しました。光硬化性樹脂に多層カーボンナノチューブを添加して、微細構造の表面粗さと機械的強度を高めます。 3D プリントされた泡立て器の表面は、超親水性と花びら効果の点で興味深い特性を示します。
結果は、表面に適切な微細構造的特徴がある場合、親水性材料がマクロレベルで疎水性として振る舞う可能性があることを示しています。 制御可能な接着力(23 μN ~ 55 μN)は、液滴操作用のマイクロハンドなどの潜在的なアプリケーションに合わせて、異なる数のビーターアームで簡単に調整できます。

さらに、生体模倣構造に基づく新しい省エネ油水分離ソリューションが実証されました。結果は、3D プリントされた泡立て器構造が、液滴操作、3D 細胞培養、マイクロリアクター、油流出の浄化、油水分離など、多くの用途に使用できることを示しています。

著者: 周奇発、浙江大学生命科学部生物学准教授
油と水の微小液滴操作用

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