微纳米尺度3D打印和纳米架构复合材料是全球先进制造领域的热点之一，它们分别被美国麻省理工学院科技评论（MIT Technology Review）列为2014及2015年度十大具有突破性的创新技术之一。
液滴自运输对自然界中许多动植物的生存起着至关重要的作用，而自运输速度和距离一直是评价液滴运输效率的关键指标。虽然，通过结构设计、表面处理等手段将液滴的自运输速度提高到了数十毫米/秒量级，但由于液滴与织构基底特征尺寸的匹配问题，制约了多尺度液滴高效自运输的实现。此外，织构基底表面缺陷和粘滞作用往往也会造成液滴的滞留或产生残留水层，这会阻碍雾滴在基底表面沉积，从而降低雾水收集效率。因此，如何实现多尺度液滴的超快速、长距离无损自运输仍然是一个挑战。
针对上述问题，近期江苏大学张忠强教授团队制备出了一种带有横向梯度微通道和环向凹槽的新型纵横织构锥体，提出了功能表面梯度表面张力-毛细吮吸力耦合作用下液滴自运输双模式，实现了多尺度液滴超快速、长距离无损自运输。该研究成果以“Cross-hatch Textured Cone Enables Dual-Mode Water Transport and Collection”为题发表在《Chemical Engineering Journal》期刊上。
研究通过摩方精密nanoArch® S140高精度3D打印机制备了纵横织构锥体，实现了多尺度液滴超快速定向长距离自运输，最大自运输速度可达208 mm/s，比具有单一曲率梯度的自然或仿生结构快1-4个数量级。纵横织构锥体触发了两种流体运输模式：通过Young-Laplace压力差驱动的液滴和微通道内吮吸压力诱导的流体运输。由于环向凹槽连通了梯度微通道，保证了残留水层和滞留在锥体表面的液滴仍能自发的被运输到锥体根部，最终实现了液滴的完整运输。建立了吮吸压力的理论公式，阐明了滞留液滴和残余水层自运输的驱动力来源。此外，拓展了纵横织构锥体在雾气收集领域的应用。基于两种流体运输模式，纵横织构锥体的雾气收集效率是没有微通道的锥体的两倍左右。这些发现将为实现液滴的超快速长距离无损自运输提供新的思路，并为水收集装置的设计提供理论基础。
该论文署名江苏大学机械工程学院/智能柔性机械电子研究院为第一单位，张福建博士为论文第一作者，张忠强教授和丁建宁教授为通讯作者。论文所涉及研究内容得到了国家自然科学基金项目的资助。
原文链接：
中华人民共和国国家发展和改革委员会 中华人民共和国工业和信息化部 中华人民共和国应急管理部 中华人民共和国生态环境部 中华人民共和国科学技术部 中华人民共和国财政部 中华人民共和国商务部 中国石油和化学工业联合会
江苏省发展和改革委员会 江苏省工业和信息化厅 江苏省财政厅 江苏省生态环境厅 江苏省科学技术厅 江苏省商务厅 江苏省应急管理厅 江苏省市场监督管理局 江苏省统计局
北京市化学工业协会 天津市石油和化工协会 辽宁省石油和化学工业协会 内蒙古石油和化学工业协会 重庆市石油与天然气学会 河北省石油和化学工业协会 山西省化学工业协会 吉林省能源协会 黑龙江省石化行业协会 浙江省石油和化学工业行业协会 安徽省石油和化学工业协会 福建省石油和化学工业协会 江西省石油和化学工业协会 河南省石油和化学工业协会 湖北省石化行业协会 湖南省石油化学工业协会 广东省石油和化学工业协会 海南省石油和化学工业行业协会 四川省化工行业协会 贵州省化学工业协会 云南省化工行业协会 陕西省经济联合会 甘肃省石化工业协会 青海省化工协会
电话：协会：025-8799064 学会：025-86799482
会员服务部：025-86918841
信息部：025-86910067
传真：025-83755381
邮箱：jshghyxh@163.com
邮编：210019
地址：南京市梦都大街50号东楼(省科技工作者活动中心)5楼
增值电信业务经营许可证：苏B2-20110130
备案号：苏ICP备13033418号-1
