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| 蘭州化物所工程材料表面功能化研究取得系列進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-12-30 10:48:25 瀏覽次數： |
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 （中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）環(huán)境和能源，是目前人類(lèi)社會(huì )最密切關(guān)注的兩個(gè)方面，要解決這兩方面的難題，離不開(kāi)蓬勃發(fā)展的納米材料科學(xué)。超疏水現象普遍存在于自然界中，荷葉、水澠腿、蟬翼等都是典型的超疏水性表面。通過(guò)過(guò)去幾十年對自然界中超疏水表面的研究和分析，仿生超疏水表面的制備如今已成為表面與界面科學(xué)領(lǐng)域的熱門(mén)研究話(huà)題。它在自清潔、防污、抗結冰、微流體、油水分離、水收集、藥物釋放等領(lǐng)域，特別是油水分離上的潛在應用，為解決海洋原油泄漏和工業(yè)廢水污染等環(huán)境問(wèn)題提供了一個(gè)有效的解決途徑。
基于近10年來(lái)對于超疏水領(lǐng)域的認識和研究，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗室郭志光“百人計劃”項目團隊制備出了多種超疏水性表面，例如超疏水硅片、超疏水銅網(wǎng)、和核殼結構的超疏水納米顆粒。這些材料可用于油水混合物的分離，將油相從混合物中高效地分離出來(lái)。除了超疏水超親油性表面，該團隊還制備了超疏水高疏油的雙疏表面，該制備方法可同時(shí)適用于織物和金屬泡沫鎳表面上。在考慮材料表面高接觸角的同時(shí)，材料表面的接觸角滯后所引起的高粘附現象也是目前該學(xué)科研究的一個(gè)方向，該團隊在這方面作了系統性的總結。不管是低粘附性的超疏水表面，還是高粘附性的超疏水表面，在自然界中都能找到原型，該團隊也同時(shí)對源于自然的超疏現象作了系統總結。
近幾年科學(xué)家發(fā)現，除了超疏水且超親油的表面外，超親水且水下超疏油的表面也可用于油水混合物分離，這種材料所具有的分離效果與超疏水且超親油的材料相反，是將水相從油相中分離出來(lái)，而且這種材料可以保護材料本身不受油相的污染。該團隊在該領(lǐng)域也做了大量工作，包括利用水熱法制備涂覆沸石的不銹鋼網(wǎng)、浸涂法制備涂覆氧化石墨烯的不銹鋼網(wǎng)等，這些材料都可用于油水混合物的有效分離。而且，該團隊還對表面潤濕性的調控做了相關(guān)研究，制備了潤濕性可隨水相pH的變化而變化的織物。針對油水分離材料在近十年來(lái)的迅速發(fā)展，該團隊對該領(lǐng)域的研究進(jìn)展以及未來(lái)發(fā)展方向做了系統總結。
另外，該團隊在超疏水表面有關(guān)的水收集領(lǐng)域也進(jìn)行了初步的探索，發(fā)展出了一種簡(jiǎn)單的超疏水-超親水雜化織物制備方法，該方法在水收集方面具有潛在應用前景，有關(guān)該領(lǐng)域后續的研究工作，該團隊也將繼續關(guān)注。
除了超疏水/油表面的制備，該團隊還對超疏水表面微結構的構造進(jìn)行了理論方面的設計，對具有規整拋物面型微結構的表面的潤濕性做了理論優(yōu)化設計并對機理進(jìn)行了闡述。
研發(fā)高效的納米材料不僅是環(huán)境領(lǐng)域的熱點(diǎn)，在能源領(lǐng)域，研發(fā)高儲能納米材料也是熱點(diǎn)話(huà)題?；趯{米高比表面積材料的認識和研究，該團隊也對超級電容器電極材料的開(kāi)發(fā)做了嘗試性的研究，以ITO為基底，通過(guò)溶劑熱法制備出了具有高比電容的超級電容器電極材料。
以上工作得到了中科院“百人計劃”、國家自然科學(xué)基金(11172301和21203217)、湖北省杰出青年基金(2012FFA002)和“西部之光”計劃等項目的資助。
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