Advanced Materials :操控表面疏水-亲水异质化学组成控制仿生多相介质超疏液性质

润湿性作为生物体和材料表面的重要特性,吸引了广泛的研究兴趣。基于仿生表界面的特殊超润湿属性,人们开发了许多具有超疏液性质的功能材料表面。但目前发展的超疏液材料表面仅能够在单一的环境介质中表现其独特的疏液性质,比如鲨鱼皮肤启发的人工超亲水表面仅能够在水下表现超疏油性质,在空气中油滴则会在干燥的表面快速铺展,从而失去防污功能;荷叶启发的人工超疏水表面在水下会失去自清洁功能。同时,目前发展的超润湿状态不仅局限于超疏水和水下超疏油两种状态,还存在新颖且更细分的润湿状态。因此,开发新颖的具有极端润湿特性的材料表面具有重要的研究意义。

中科院兰州化学物理研究所郭志光研究员 ( http://www.licp.cas.cn/gzg/ )所在的仿生摩擦学研究小组在仿生多相介质超润湿表面的控制制备方面的研究取得重要进展。他们通过在分子尺度上操控表面亲水-疏水异质化学组成,在水-油-气三相系统中得到了空气中超亲水和油-水下超疏油-油下超疏水二重超疏液表面;空气中超疏水-空气中超亲油-水下超疏油-油下超疏水三重超疏液表面;空气中超疏水和油-水下超疏油-油下超疏水四重超疏液表面。同时,利用氨气和紫外光外界刺激,分别得到了空气中超亲水-超疏油和油下超亲水表面,通过多种表征手段及相关热力学计算发现,表面异质化学组成的变化是造成多相介质超润湿性质变化的主要原因。得到的该多相介质超润湿表界面在油水乳液分离领域得到了重要应用。相关论文在线发表在Advanced Materials (DOI:10.1002/adma.202004875)。

相关工作得到了以上研究工作得到了国家自然科学重点基金(51735013)和面上项目(51675513)的经费支持。