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  由表面化學(xué)性質(zhì)及材料自身多尺度結(jié)構(gòu)所驅(qū)動(dòng)的單向液體傳輸如單向?qū)蜗驅(qū)в驮谖⒘骺亍⒂退蛛x、液體閥門及智能纖維膜材料表現(xiàn)出巨大的應(yīng)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(huì)破壞單向?qū)в托阅堋Ｄ軌蛲瑫r(shí)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(xué)周華教授、牛海濤副教授與迪肯大學(xué)林童教授合作，通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(tuán)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(tuán)的含氟聚合物處理在滌綸紡織材料的一側(cè)，使處理后的滌綸材料兩側(cè)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(dāng)涂層厚度合適時(shí)，該Janus材料表現(xiàn)出穩(wěn)定的兩棲單向?qū)в托阅埽徽撛诳諝庵羞�是水中，都可以自動(dòng)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(cè)傳輸?shù)接H油側(cè)，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(fù)洗滌、磨損、長久儲(chǔ)存及強(qiáng)酸強(qiáng)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(yīng)用。

圖1. a) 具有不同親水、親油及疏油官能團(tuán)化合物分子結(jié)構(gòu)以及交聯(lián)反應(yīng)，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(shí)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裼停旱未笮?0μL），d,e) 柴油在Janus織物兩面接觸角隨靜電噴涂時(shí)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?yàn)殪o電噴涂層，h)Janus織物兩面油滲透壓隨靜電噴涂時(shí)間的變化。

圖3. a, b) 植物油（藍(lán)）/水（紅）通過Janus織物基材分離過程：a)當(dāng)基材未噴涂面（N-side）朝上時(shí)，水可以通過而油被阻止實(shí)現(xiàn)分離，b)當(dāng)基材噴涂面(S-side)朝上時(shí)，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(xué)周華教授，共同通訊作者為青島大學(xué)牛海濤副教授與迪肯大學(xué)林童教授。

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