超疏水碳纤维表面材料的仿生制备

(Adv. Mater. 2013, 25, 4561–4565)

 

与水的接触角超过150°的超疏水固体材料日益引起人们的关注。超疏水表面因其防水、防雾、自清洁和降低流体阻力等性质，在日常生活、生产和装备等方面发挥着越来越重要的作用。高粘附、高储气超疏水材料则因其粘着性和储气性，在微流体转移、气栅和微流控等领域具有广泛应用前景。王安杰教授课题组与韩国浦项工业大学金东杓教授合作，利用单一铜基催化剂采用低温化学气相沉积法制备了长径比>100的疏水碳纤维表面材料，将其与微加工过程结合，制备了接触角在135_~170°间具有不同疏水性和构型的储气微结构表面材料。利用气栅结构的表面代替微凹形器皿用来分隔细胞并进行培养，气栅中气体存储时间长达2周以上，而且气栅内部的连通性使得气体养分的补给也更充分。此外，将多层分级结构整合到微反应器中，不仅实现了正常情况下很难实现的气液层流，而且还实现了液体在气体上层的反常流动，从而大幅提高气体向液体的扩散效率，降低流体阻力。多层分级结构也便于制备上亲水下疏水的复杂微结构。通过化学方法可将多层分级的碳纤维突出部位修饰为功能化亲水点，可通过生化反应将生物细胞附着在功能化的亲水点上，实现绿藻细胞定点固定和气液双养分供给。所制备的超疏水性表面材料在生物和多相催化领域展现出很好的应用前景。研究成果发表在Adv. Mater. 2013, 25, 4561–4565.