液体在多孔薄膜材料中的单向传输及其功能性应用

图片1以多孔薄膜材料自身的性质来实现液体沿其厚度方向上的单向传输,也称为 “单向导液多孔薄膜”,是一个迅速发展的研究领域,有很好的应用前景。近日,澳大利亚迪肯大学(Deakin University)林童教授课题组应邀在Small上发表题目为“Directional Fluid Transport in Thin Porous Materials and its functional applications”的综述文章,总结了单向导液多孔薄膜材料的研究成果。

这篇综述首先简述了单向导液多孔薄膜材料的结构特点和制备方法。根据表面润湿特性,可将单向导液多孔薄膜材料分为两类:梯度润湿型性(Gradient wettability)和双面差异润湿型(Janus wettability)。其中,梯度润湿型薄膜材料具有沿厚度方向的润湿梯度,它们多由单面紫外光照超疏水多孔薄膜材料(如布料)的方法来制备。当薄膜的两个表面存在由超疏水致超亲水的梯度时,水滴可以由疏水表面自动传输到亲水表面,但无法将水滴从亲水表面传输到疏水表面。而双面差异润湿型薄膜材料含有相反润湿层,两层之间存在明显的界面,它们可以由静电喷涂等方法来制备。另外,还可以利用薄薄的水层来代替双面薄膜材料中的亲水层,使水滴透过超疏水材料层与水层合并。

文章进而介绍了单向导液多孔薄膜材料的一些特性,例如,将薄膜材料垂直插入水中,其两侧呈现出截然不同的润湿形态、各向异性的透液压力(Breakthrough pressure)、和对不同表面张力液体的选择性透过等等。文章还对单向导液多孔薄膜所涉及的液体传输机理,以及该性质在雾水收集、油水分离、液体表面张力的标定和吸湿透湿织物等领域的应用进行了归纳。

最后,本文作者对该领域的主要工作做了简要的总结和分析,并就该领域所面临的挑战和未来发展提出了展望。详细内容见Small近期出版的文章(DOI: 10.1002/smll.201601070)。

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