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Advanced Functional Materials封面报道西安交大仿生工程与生物力学中心最新研究成果

近日,西安交通大学仿生工程与生物力学中心的研究人员发现了存在于蒲公英种子的一种新的浸润现象,在油水分离、液滴操纵等领域有重要应用。

近年来,研究人员受自然界中各种浸润现象的启发,发现和制备很多仿生表面,如模仿荷叶的自清洁超疏水表面和模仿多肉植物表面实现液滴定向运动的微结构表面。本文作者通过实验发现,蒲公英种子可以通过多根冠毛纤维的协同作用,实现液滴操纵(如抓取液滴等)。因为蒲公英种子表面具有疏水亲油的特性,种子在抓取液滴的过程中,只在水中形成弯液面而不浸入水中,但可以直接浸入油中。该特性可实现油水分离,用于清理海洋的石油泄露问题。另外,本文从理论上分析了抓取时纤维几何特征和液体表面张力的临界条件,并定量地得到了抓取的液滴体积。更有趣的是,利用表面张力的差异,将液滴浸入更小表面张力的液相时(如水滴进入油相),可以实现液滴的可控释放。该发现可以用于微化学发应和油水分离等,为微液滴操纵提供了一个新的方法和思路。

相关论文“Collective Wetting of a Natural Fibrous System and Its Application in Pump-Free Droplet Transfer”已在材料学知名期刊Advanced Functional Materials(影响因子11.382)上在线发表,并被选为杂志的Back cover。论文的共同第一作者是博士生韩玉龙、李墨筱和杨清振老师,该工作在卢天健教授和徐峰教授指导下完成,论文的第一作者和通讯作者单位均为西安交通大学,参与该项工作的还有西安交通大学生命学院黄国友副教授、博士生刘灏、北京航空航天大学的李峰教授、美国圣路易斯华盛顿大学的Guy M. Genin教授和本科生秦一丹。该项研究成果得到了国家自然科学基金等经费的资助。Advanced functional Materials是材料科学领域顶级杂志之一,收录了材料研究领域最前沿的优秀论文。同时,相关研究内容作为科研热点被美国圣路易斯华盛顿大学主页(https://source.wustl.edu/2017/05/new-use-pesky-weed/)及Science Daily、PHY.org等多家国外知名科技媒体报道。

文章链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201606607/full

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