【中科院之聲】蘭州化物所仿生多相介質表面極端潤濕行為調控研究獲進展

  潤濕性是生物體和材料表面的重要特性,引發學界關注?;诜律斫缑娴奶厥鉂櫇駥傩?,科研人員開發出較多具有超疏液性質的功能材料表面。但目前發展的超疏液材料表面僅能夠在單一的環境介質中表現其獨特的疏液性質,如鯊魚皮膚表面僅能夠在水下表現出超疏油性質;油滴在空氣中則會在干燥表面快速鋪展,失去防污功能。此外,目前發展的超潤濕狀態僅局限于超疏水和水下超疏油兩種狀態,還存在新穎且更細分的潤濕狀態。因此,開發出新穎的具有極端潤濕特性的材料表面具有重要意義。

  近期,中國科學院蘭州化學物理研究所仿生摩擦學(BMT)課題組在仿生多相介質表面極端潤濕行為調控研究中取得重要進展。

  研究人員利用簡單的噴涂、濕化學浸泡及原位合成技術,在多種常見的基底材料上,制備出兼得空氣中超疏水和水下超疏油表面、空氣中超親極性-超疏非極性液體表面、有機介質下超雙疏液表面和在油-水-氣系統中任意一相超疏其他兩相的超疏液表面材料,從化學角度提出,在不同環境介質中超疏液性質的可控制備策略(如圖),揭示材料表面親疏水異質化學組成是形成此類新型超潤濕表面的主要原因,結合熱力學計算對新型超潤濕表面的粗糙幾何結構和表面化學的協同作用進行剖析;通過在納米尺度上調控材料表面親疏水和高低極性化學組分,提出高低極性差異在不互溶液體分離領域新的分離機制?;陂_發的新型極端潤濕狀態,該研究在油水分離、霧水收集、液滴操控、潤滑油凈化和傳感器件等領域已獲應用。

  相關研究成果分別發表在Advanced Materials、Materials Horizons、Journal of Materials Chemistry A和Chemical Engineering Journal上。研究工作得到國家自然科學重點基金和面上項目的支持。

在不同環境介質中超疏液性質的可控制備策略

  原文鏈接:http://www.cas.cn/zkyzs/2020/09/268/kyjz/202009/t20200929_4761764.shtml

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