德国KIT董哲勤博士、Pavel Levkin传授《AM》：3D打印团体超疏水质料

超疏水质料具有很大的水打仗角(＞150 °) 和微小的转动角(＜10°)， 是以在自干净、防腐化、抗粘附、防冰霜等范畴有遍及的应用远景。在质料外貌涂覆超疏水涂层是一种常见的制备超疏水质料的要领。为实现超疏水性，该涂层必要具有较低的外貌能和精致的微/纳布局。然而，这种高度粗糙的外貌每每机器稳健性差，不耐磨损，极大地限定了实在际应用。一种有用的进步超疏水质料机器稳健性的要领是将微/纳布局贯串质料主体：当质料外貌被磨损时，袒露的部门仍旧具有微/纳粗糙布局，以连结质料的超疏水性。但是，这种团体超疏水质料通常通过挤出或浇筑法制备，无法得到形状庞大的布局，限定了其性能和应用。

为办理这一题目，德国卡尔斯鲁厄理工学院董哲勤博士和Pavel Levkin传授近期开辟了一种新型的3D打印团体超疏水质料的技能。该事情在前期研究底子上（Nat Commun2021, 12, 247），将相分散机制引入DLP 3D打印历程，通过调控聚合单体的疏水性和相分散动力学，得到了具有团体纳米孔布局的超疏水质料。因为3D打印技能的机动性，该技能可以或许制备具有非常庞大3D布局的团体超疏水质料 （图1）。

图1. 3D打印团体超疏水质料的事情机理

因为一般的打仗角丈量法并不实用于3D物体外貌润湿性能的表征，研究者们对打印物体举行了水点黏附力的测试。效果评释，制备得到的3D团体超疏水质料外貌对水点体现出了极低的粘附力 (~ 3 µN)，证明白其优秀的疏水性能（图2）。

图2. 3D打印团体超疏水质料的表征

研究者还对3D打印质料的机器稳健性举行了测试。效果评释，3D打印得到的团体超疏水质料可以或许在40次磨损后仍旧可以或许拥有高度粗糙的外貌，连结其对水点的高打仗角和低转动角。与之相反，涂覆超疏水涂层的3D质料在多次磨损后丧失了其粗糙外貌和超疏水性能 （图3）。

图3. 3D打印团体超疏水质料的机器稳健性

别的，研究者还展示了具有团体纳米孔布局的3D超疏水质料在油水分散和微流体器件中的应用。因为纳米孔布局的渗入渗出性，该团体超疏水质料可以或许在拦截水渗入渗出的同时吸附油污（图4）或渗入渗出气体（图5），在膜分散、微流控、三相反响器等范畴有偏重要的应用代价。

图4. 3D打印团体超疏水质料高效吸附油污

图5. 3D打印超疏水微流控器件

相干研究结果颁发在近期的Advanced Materials上。第一作者为卡尔斯鲁厄理工学院博士后董哲勤博士，通讯作者是德国卡尔斯鲁厄理工学院Pavel Levkin传授。

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202106068

泉源：高分子科学前沿

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