Science：仿南洋杉3D毛細鋸齒結構表面流體自主擇向

圖1 南洋杉葉片及其仿生表面多懸臂結構特征。A 南洋杉葉片表面雙重曲率結構特征，包括橫向和縱向曲率。B仿南洋杉3D毛細鋸齒結構表面雙重懸臂結構特征，單個鋸齒厚度80 μm。

要點：研究者借鑒南洋杉葉片結構特征，使用PμSL 3D打印技術（nanoArch® S140，摩方精密），設計并制備了由平行排列的具有橫向和縱向曲率的雙重懸臂結構的鋸齒陣列組成的仿南洋杉3D毛細鋸齒結構表面、具有對稱垂直平面葉片結構的表面、具有傾斜平面葉片結構的表面和具有平行溝槽結構的表面。3D打印技術所使用樹脂為丙烯酸光敏樹脂，固化紫外光波長為405 nm，能量密度、曝光時間、曝光分辨率、打印層厚分別30 mW/cm²，1 s，10 μm，10 μm。葉片間距p為750 μm，列間距w為1000 μm，葉片傾斜角度為15 – 90°，縱向和橫向的曲率半徑R₁和R₂分別為~400 μm和~650 μm。

圖2南洋杉葉片及仿南洋杉3D毛細鋸齒結構表面流體輸運性能。A酒精（紅色）和水（藍色）在南洋杉葉片上的運動行為。其中，酒精沿著鋸齒結構傾斜的方向運動，而水沿著相反的方向運動。B低表面能液體和高表面能液體在仿南洋杉3D毛細鋸齒結構表面運動行為。

圖3 仿南洋杉3D毛細鋸齒結構表面流體自主擇向機理。A/B低表面能液體和高表面能液體在仿南洋杉3D毛細鋸齒結構表面的鋪展行為。C橫向曲率結構懸臂效應力學分析模型。D流體打破結構扎釘效應的臨界狀態(tài)。E縱向曲率結構懸臂效應力學分析模型。F流體自主擇向現(xiàn)象和表面結構及流體表面張力的關系。