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西安交大陈烽教授课题组Nano Select:超浸润分离技术-从油-水分离到水-聚合物分离和水-气分离
发布者: 陈烽 | 2021-04-07

西安交大陈烽教授课题组Nano Select:超浸润分离技术-从油-水分离到水-聚合物分离和水-气分离

 

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分离不同的物质(如液-液混合物、液-气混合物)不论在科学研究还是工程应用方面都有重要的意义。为实现分离目的,许多新型材料和技术被发展出来。在过去十年里,超浸润性被成功应用于油水分离领域。基于油和水不同的润湿行为,油水混合物可以通过超疏水或水下超疏油多孔材料有效分离。这些材料可以允许油通过而阻拦水通过,也可以允许水通过而阻拦油通过,从而实现油水分离。事实上,需要分离的混合物远远不止简单的油水混合物。例如,水中的液体聚合物和气泡也是难以处理的问题。最近,关于水下聚合物和气泡的极端润湿性也被发展出来,如水下超疏聚合物性和水下超疏气性。与水下超疏油表面的油排斥性相似,水下超疏聚合物材料在水中能够排斥液体聚合物,水下超疏气材料在水下能够排斥气泡。对比于超浸润材料在油水分离应用方面的巨大成功,也促使研究者产生这样一个想法:超浸润性是否也能够被用来从水中分离液体聚合物和微小气泡呢?

近日,西安交通大学陈烽教授课题组尝试拓展基于润湿性分离方法的应用范围,成功将油水分离的方法推广到分离液体聚合物和水的混合液以及从水中分离气泡。

利用飞秒激光处理,在不锈钢网表面上形成了微纳结构。激光诱导的表面微纳结构使得处理后的不锈钢网在空气中显示超亲水性。水可以完全润湿并且渗透过该网。研究发现,激光处理后的网在水下对油滴、液体聚合物、气泡都展现出了极强的排斥性。在水下,微小油滴、聚合物液滴、气泡在该金属网上的接触角分别为154.8º, 156.3º 和 153.7º。该网在水下拥有超疏油性、超疏聚合物性和超疏气性。水下超疏油、水下超疏聚合物以及水下超疏气性赋予了结构化的金属网油水分离、聚合物-水分离、水-气分离的能力。