鑒于超高強(qiáng)度密度比、超強(qiáng)回彈性，大孔體積和能量吸收能力等優(yōu)異的機(jī)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(lǐng)域，在電池，離子交換，微電子，醫(yī)學(xué)診斷和采油等許多技術(shù)應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。最近，西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院蔣莊德院士和韋學(xué)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(diào)整聚焦聲表面波的輸入頻率或驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控。該方法可實(shí)現(xiàn)在微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)對(duì)微氣泡大小的調(diào)控，其調(diào)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(fù)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(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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(qiáng)的可靠性，能夠多次反復(fù)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(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。
以上研究成果以論文形式發(fā)表在國(guó)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(jī)械學(xué)院韋學(xué)勇教授為論文通訊作者，南京工業(yè)大學(xué)余子夷教授為合作作者。西安交大機(jī)械學(xué)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(guó)家自然科學(xué)基金和英國(guó)皇家學(xué)會(huì)-牛頓基金的資助，并得到了教育部微納制造與測(cè)試技術(shù)國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室以及機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。
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