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  由表面化學性質(zhì)及材料自身多尺度結構所驅(qū)動的單向液體傳輸如單向?qū)蜗驅(qū)в驮谖⒘骺�、油水分離、液體閥門及智能纖維膜材料表現(xiàn)出巨大的應用潛力。到目前為止，單向?qū)в筒牧现荒茉趩我唤橘|(zhì)中（空氣中或水中）發(fā)揮作用，環(huán)境介質(zhì)的變化會破壞單向?qū)в托阅�。能夠同時在空氣和水中（兩棲）具有單向?qū)в湍芰Χ嗫撞牧系闹苽涑蔀橐环N巨大挑戰(zhàn)。此外，提高單向?qū)в头�(wěn)定性和涂層牢度仍然是目前亟待解決的難題。

  在近期研究中，青島大學周華教授、牛海濤副教授與迪肯大學林童教授合作，通過分子結構設計開發(fā)了一種新型的兩棲（空氣中和水中）單向?qū)в蚃anus紡織材料。該材料由兩步法制備而成，首先，通過浸漬涂層將兩種分別帶有親水和親油官能團的化合物處理在滌綸紡織材料表面，經(jīng)過交聯(lián)處理后的滌綸基材表現(xiàn)出良好的兩棲超親油性能。其次，采用靜電噴涂的方法將具有兩棲親水-疏油官能團的含氟聚合物處理在滌綸紡織材料的一側，使處理后的滌綸材料兩側分別具有超親油和超疏油的相反潤濕性。通過調(diào)整靜電噴涂工藝可以控制疏油涂層在織物表面分布及內(nèi)部的滲透厚度，當涂層厚度合適時，該Janus材料表現(xiàn)出穩(wěn)定的兩棲單向?qū)в托阅�，不論在空氣中還是水中，都可以自動的將油（表面能在24-32mN/m范圍內(nèi)，如植物油、柴油、十六烷、十二烷等）由疏油側傳輸?shù)接H油側，而反方向傳輸則被阻止。

  此外，由于分子間的相互作用以及交聯(lián)，經(jīng)過處理的Janus材料具有良好的涂層牢度，經(jīng)過反復洗滌、磨損、長久儲存及強酸強堿腐蝕后，仍保持原有的兩棲單向?qū)в托再|(zhì)。這種新型Janus單向?qū)в筒牧峡捎糜趦蓷?水分離和水下油收集，并可在液體輸送、捕獲及分離、微流體器件、智能紡織材料的開發(fā)中得到應用。

圖1. a) 具有不同親水、親油及疏油官能團化合物分子結構以及交聯(lián)反應，b) 兩棲單向?qū)в蜏炀]織物處理過程示意圖。

圖2.涂層量隨靜電噴涂時間的變化，b，c)視頻截圖顯示處理后Janus滌綸織物分別在空氣中和水中單向?qū)в吞匦裕ú裼�，液滴大小�?0μL），d,e) 柴油在Janus織物兩面接觸角隨靜電噴涂時間的變化，f,g)共聚焦顯微鏡圖像顯示未處理織物截面，以及靜電噴涂后織物截面圖像，紅色區(qū)域為靜電噴涂層，h)Janus織物兩面油滲透壓隨靜電噴涂時間的變化。

圖3. a, b) 植物油（藍）/水（紅）通過Janus織物基材分離過程：a)當基材未噴涂面（N-side）朝上時，水可以通過而油被阻止實現(xiàn)分離，b)當基材噴涂面(S-side)朝上時，油水則都可以通過，c)視頻截圖顯示單向?qū)в蚃anus材料具有水下油收集性能。

  上述工作近期發(fā)表在CEJ上（Chem.Eng.J. doi.org/10.1016/j.cej.2021.131936）。論文第一作者及通訊作者為青島大學周華教授，共同通訊作者為青島大學牛海濤副教授與迪肯大學林童教授。

  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894721035166