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Smart surfaces with switchable superoleophilicity and superoleophobicity in aqueous media: toward controllable oil/water separation

唐唐添加于 2012-2-29 22:45 | 6180 次阅读 | 0 个评论

作者
Zhang L, Zhang Z, Wang P
摘要
Advanced materials with surfaces that have controllable oil wettability when submerged in aqueous media have great potential for various underwater applications. Here we have developed smart surfaces on commonly used materials, including non-woven textiles and polyurethane sponges, which are able to switch between superoleophilicity and superoleophobicity in aqueous media. The smart surfaces are obtained by grafting a block copolymer, comprising blocks of pH-responsive poly(2-vinylpyridine) and oleophilic/hydrophobic polydimethylsiloxane (i.e., P2VP-b-PDMS) on these materials. The P2VP block can alter its wettability and its conformation via protonation and deprotonation in response to the pH of the aqueous media, which provides controllable and switchable access of oil by the PDMS block, resulting in the switchable surface oil wettability in the aqueous media. On the other hand, the high flexibility of the PDMS block facilitates the reversible switching of the surface oil wettability. As a proof of concept, we also demonstrate that materials functionalized with our smart surfaces can be used for highly controllable oil/water separation processes.
详细资料
- 文献种类: Journal Article
- 期刊名称: NPG Asia Materials
- 期刊缩写: NPG Asia Mater
- 期卷页: 2012年第4卷第2期 e8页
- ISBN: 1884-4057
学科领域自然科学 » 化学
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智能界面材料用于可控油水分离

沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学教授王鹏领导的研究团队近日设计并制备出一种对油和水具有可控亲和力的智能表面。这种智能表面可以在很多常见材料的表面实现，例如无纺布和聚氨酯海绵等，从而赋予这些普通材料特殊的表面浸润性。利用这些具有智能表面的材料，研究者实现了油或水的可控分离。这一工作发表在近期出版的《NPG亚洲材料》上。

这种智能表面是通过接枝嵌段共聚物来实现的。研究人员将一种含有疏水/亲油的聚二甲基硅氧烷链段（PDMS）和pH响应性的聚乙烯基吡啶链段（P2VP）的共聚物通过化学反应，接枝到一些具有微结构的常见材料表面。由于PDMS具有类似于液体的性质和较强的疏水性，因而PDMS链段将自发地暴露在材料表面，加之这些材料本身具有的微结构放大作用，从而实现了材料超疏水同时超亲油的性质。即使将材料浸在水中，材料表面也表现出超亲油的性质。在酸性的水环境下，材料表面形成一层水合层，从而有效地阻断了亲油的PDMS链段，使得材料在酸性条件下体现出超疏油的性能。

王鹏表示，这一研究对于设计制备在水下环境中使用的材料具有重要意义。例如，这种智能表面有望用于微流控系统中对微液滴的智能控制。（来源：中国科学报郭勉愈）