受葉啟發(fā)的3D打印微結(jié)構(gòu)可清潔漏油后的海洋

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責(zé)任編輯：六月芳菲時(shí)間：2018-04-02 10:36

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[導(dǎo)讀]該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)使用3D打印技術(shù)來重建浮蕨葉的微觀結(jié)構(gòu)組成。

南加利福尼亞大學(xué)的研究人員從自然界獲得了可以幫助清理溢油的材料開發(fā)的靈感。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)使用3D打印技術(shù)來重建浮蕨葉的微觀結(jié)構(gòu)組成。.

（圖片：森林和金斯塔爾/維基百科）

Salvinia molesta是一種原產(chǎn)于巴西的水生蕨類植物，以浮在水面上而聞名。植物的葉子由獨(dú)特的突起組成，研究人員將其比作打蛋器形狀。據(jù)報(bào)道，這種結(jié)構(gòu)賦予蕨葉“超級(jí)疏水性” - 換句話說，它們非常有效地排斥水。

“我認(rèn)為植物表面具有超疏水性的??原因是因?yàn)樗钤谒嫔?，需要空氣才能存活下來?rdquo;與Yong Chen副教授一起工作的博士后研究員Yang Yang解釋說。 “如果不是這種植物的長期進(jìn)化，植物可能會(huì)被淹沒在水中并會(huì)死亡。”

正是這種疏水結(jié)構(gòu)引起了南加州大學(xué)研究人員的注意。如果他們能夠重新構(gòu)造結(jié)構(gòu)，他們相信他們可以制造能夠?qū)⒂秃退蛛x的材料，這對(duì)清理諸如漏油等人為災(zāi)難可能產(chǎn)生重大影響。

（圖片：Yang Yang）

為了再現(xiàn)蕨葉的復(fù)雜微觀紋理，研究人員使用3D打印技術(shù)創(chuàng)建了類似的結(jié)構(gòu)。令人驚訝的是，該團(tuán)隊(duì)能夠以與自然界中存在的相同規(guī)模3D打印獨(dú)特的打蛋器結(jié)構(gòu)。

該團(tuán)隊(duì)沒有使用FDM 3D打印來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。相反，他們轉(zhuǎn)向了高度精確和先進(jìn)的工藝，即沉浸式表面積聚3D打印技術(shù)，以創(chuàng)建疏水性微結(jié)構(gòu)。通過整合排斥水和吸收油成3D打印材料的能力，研究人員已經(jīng)提出了一個(gè)驚人的創(chuàng)新過程，用于清潔受到漏油污染的水體。

“我們?cè)噲D創(chuàng)造出一種能夠?qū)⒂团c水分離的功能性表面紋理，”Chen補(bǔ)充道。 “基本上，我們通過使用3D打印方法修改了材料表面，幫助我們實(shí)現(xiàn)了一些有趣的表面特性。”

到目前為止，該團(tuán)隊(duì)成功地3D打印了吸油材料的原型，并且從水中分離油的技術(shù)可以提供一種更簡單和更節(jié)能的方法，與現(xiàn)有方法相比，這些方法需要電場或機(jī)械施加壓力凈化水。

Chen的團(tuán)隊(duì)補(bǔ)充說，3D打印的打蛋器結(jié)構(gòu)能夠“微滴操作”，這可以使其適用于醫(yī)療應(yīng)用。例如，由該材料制成的機(jī)器人手爪可將血液微滴沉積到不同的化學(xué)混合物中以提高血液測試的效率。

Chen的團(tuán)隊(duì)中博士生李向佳說，高性能微滴操縱的一個(gè)例子可以為患者提供更有效的血液分析。其中一位研究人員說：“你可以用機(jī)器人手臂來制作模擬槐樹效應(yīng)的抓手。” “無論你用哪種方式移動(dòng)手臂，抓握力都非常大，以至于液滴會(huì)保持附著狀態(tài)。”

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