第一作者：李佩航
通讯作者：李大伟副研究员
通讯单位：江南大学
https://doi.org/10.1016/j.jece.2025.115469
Janus纳米纤维膜具有独特的多孔结构和对称的选择性润湿性，可以显著提高其抗污染性，在界面水蒸发领域具有巨大的潜力。本研究通过溶液吹扫和静电纺丝制备了单向输水Janus复合膜。亲水层由装饰有ZnO纳米线（ZnONWs）的PVDF纳米纤维制成，而疏水层则由嵌入Ag纳米颗粒（AgNPs）的聚偏氟乙烯纳米纤维构成。当疏水层的旋转时间为10-15分钟时，Janus膜实现了单向水传输。复合膜在3.5%NaCl和3.5%CuSO4溶液中的水分蒸发率分别高达7.74 kg·m−2·h−1和10.87 kg·m-2·h−1。此外，ZnONW和AgNP可以有效地增强光吸收，并对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌表现出显著的抗性。总之，该复合膜具有较高的光热利用效率和防污性能，有望应用于界面水蒸发系统。• Janus膜的润湿性很容易控制。
•Janus膜在海水淡化中具有很高的蒸发效率。
•ZnONW和AgNPs改善了Janus膜的抗菌性能。
图1. Janus膜的复合制备。
图2. 使用硝酸银浓度的疏水层的SEM图像。
图3. SEM图像（a）具有不同旋转时间的疏水层的PVDF和SEM图像：（b）5分钟，（c）10分钟，（d）15分钟，（e）20分钟，（f）25分钟；具有旋转时间的疏水层孔径和分散σ: (g) PVDF, (h) AgNPs/PVDF。
图4. 材料表征。
图5. 光热转化和蒸发性能测试。
该文使用溶喷和静电纺技术制备了由疏水性AgNPs/PVDF和亲水性PDA/ZnONWs/PVDF层组成的Janus复合膜。Janus膜的结构有利于保持低含水量，从而促进有效蒸发。ZnONW和AgNP可以防止微生物，提高膜的耐久性。研究表明，当疏水层的制备时间为10-15秒时，Janus膜具有单向水传输特性 此外，Janus复合膜的独特耐化学性使其能够将不同浓度NaCl和CuSO4溶液的蒸发速率分别稳定在约7.48 kg·m−2·h−1和10.52 kg·m-2·h−1。此外，Janus膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌显示出有效的抗菌活性。本研究旨在为Janus单向输水复合膜在水蒸发领域的应用提供实验基础。鉴于人们对淡水收集的日益关注，需要进一步研究利用复合膜优化海水淡化的集水装置。此外，这种膜在服装、医疗材料和分离/过滤技术中的潜在应用值得进一步探索和研究。
https://doi.org/10.1016/j.jece.2025.115469
