鑒于超高強度密度比、超強回彈性，大孔體積和能量吸收能力等優(yōu)異的機械性能，三維（3D）孔隙材料目前已廣泛用于催化，氣體分離，傳感，組織工程等領域，在電池，離子交換，微電子，醫(yī)學診斷和采油等許多技術應用中發(fā)揮著重要作用。最近，西安交通大學機械工程學院蔣莊德院士和韋學勇教授提出了一種基于聚焦聲表面波的聲控聚合物氣泡制備方法，并將制備的聚乙烯醇（PVA）泡沫作為模板，通過冷凍-融化循環(huán)，化氣泡為神奇，最終制成了具有親油性和超疏水性的聚乙烯醇（PVA）孔隙凝膠材料。
基于聲表面波的微氣泡制備方法
在該研究中，基于聚焦聲表面波的聲控氣泡制備方法，不僅適用于油包氣微氣泡的產(chǎn)生，而且還適合于水包氣微氣泡的產(chǎn)生。微氣泡的大小可以通過調整聚焦聲表面波的輸入頻率或驅動電壓進行實時調控。該方法可實現(xiàn)在微秒級時間內對微氣泡大小的調控，其調控范圍可從10μm到數(shù)百微米。
聚乙烯醇（PVA）孔隙凝膠材料的制造
在PVA孔隙凝膠材料在將制備過程中，首先將由微氣泡組成的PVA泡沫作為模板，通過反復凍融循環(huán)將PVA泡沫凝膠化。使用不同尺寸的微氣泡模板，可以獲得具有不同孔隙率的孔隙凝膠材料。該研究還克服了PVA凝膠材料自身的親水特性，通過疏水改性處理，賦予了PVA孔隙凝膠材料優(yōu)異的親油性和超疏水性，使其成功用于油/水分離實驗。實驗表明，該超疏水性PVA可吸取包括硅油，F(xiàn)C-40和Novec 7500等多種油，吸油能力具有很強的可靠性，能夠多次反復使用。這種方法為新型孔隙材料的合成提供了新的思路，在包括生物組織工程和材料制造等諸多領域具有很大的應用潛力。
以上研究成果以論文形式發(fā)表在國際知名期刊《ACS?Applied Materials& Interfaces》（IF=8.456），論文題目為“Acoustic-controlledBubbles Generation and Fabrication of 3D Polymer Porous Materials”。西安交大機械學院韋學勇教授為論文通訊作者，南京工業(yè)大學余子夷教授為合作作者。西安交大機械學院博士生金少搏為該論文第一作者，西安交大為第一作者單位和通訊作者單位。該工作得到了國家自然科學基金和英國皇家學會-牛頓基金的資助，并得到了教育部微納制造與測試技術國際聯(lián)合實驗室以及機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室的支持。
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