研究简介
作者们还基于目前油水分离超润湿应用材料创新性地从不同维度出发进行论述，从三种典型润湿性理论出发，结合气液固三相界面处的拉普拉斯压力对渗透机理进行了微观分析（图 6），并引入平面切割理论（图 7），通过泊松线模型加深理解。
图 6. （a）当液体在空气中的接触角（CA）大于 90° 时，液体不能渗透多孔表面。(b)当液体在空气中的接触角小于 90° 时，液体可以自发地渗透多孔表面。(c)油不能渗透预先用水润湿的水下超疏油多孔表面。(d)在没有连续水膜的情况下，油可以自发地渗透水下超疏油多孔表面。
图 7. 泊松线模型。
该工作最后，对当前超润湿材料目前存在的不足和面临的挑战进行了归纳和展望。我们坚信，开发低成本、稳定、环保、实用的大规模超润湿油水分离材料，在未来将具有广阔的应用前景和潜力。
相关成果以“A review of various dimensional superwetting materials for oil–water separation”为题，发表在英国皇家化学会期刊 Nanoscale 上。
图 8. （a）超疏水-超疏油镍颗粒的吸油过程。(b)镍颗粒对各种油类和有机溶剂的吸附能力。(c)超疏水-超疏油镍颗粒通过十次吸附循环的可回收性。(d)不同循环期间再生颗粒上的水接触角（WCA）值，以及（e）超疏水-超疏油镍颗粒在酸性、碱性和高盐条件下对己烷、汽油和橄榄油的吸附能力。（f）由超声雾化器产生的含有聚合物 PS 和 PMMA 以及 DCM 溶剂的液滴。(g)液滴通过带有加热线圈的圆筒，引起溶剂蒸发并诱导两种聚合物之间的相分离。(h)在炉中加热后，完全溶剂蒸发导致固化的 Janus 颗粒（JPS）。（i）Spiky-ODTMS。（j）Smooth-ODTMS，和（k）Smooth-ODTMS-表面活性剂的结构示意图及其在油水分离中的应用。
图 9. （a）超疏水 HDPE-无纺布复合膜的制备示意图和 TIPS 制备的聚合物颗粒的典型相图。另外，（B）不同放大倍数下的原始石松孢子的 SEM 图像。该图还包括（c）中空纤维膜的制备过程。(d)超疏水粗糙涂层。(e)氟化工艺和（f）在氟化中空纤维膜表面上喷涂。
图 10. （a）形成超疏水 CF-Cu（OH）2-CuS-PA 表面的三步合成方法的示意图。104（B）PPA@PF海绵的制备方法的示意图。（c）ND-ODA@PDMS@MS 的制备方法的示意图。107（d）PDMS-MF 的制造方法的示意图。(e)自热海绵介导太阳能驱动方法有效清除粘性溢油示意图（f）PDMS@ MS-MoS 2 静电电机的准备图。(g)PDMS@ MS-MoS 2 静电电机的静电电机驱动机构示意图。
图 11. （a）SF 棉的制造路线（B）棉织物上多功能涂层的构建工艺（c）棉-S-PB-SiO2 的制备工艺（d）FAG-PDMS 涂层棉的制备示意图（e）超疏水 PC-aPOSS-CF 原位聚合示意图。
图 12. （a）超疏水棉气凝胶合成工艺示意图。（B）超疏水棉气凝胶分离油水混合物工艺示意图。(c)制备超疏水 M-WA 示意图（d）T-SA 木质素-rGO-MTMS 合成原理图。
图 13. （a）膜制备过程的示意图。（B）纸基油-水分离膜的激光制造的示意图。（c）超疏水和水下超疏油表面的制备过程。（d）壳聚糖水凝胶涂覆的金属网（CS-SSM）澄清的示意图。（e）用于水包水的 SHS 膜制备的示意图。（f）商业双轴拉伸 PP 膜的制备和从疏水性 PP 膜到超亲水性 C-AM-g-PP 膜的转化方法。(g)未改性的疏水 PP 膜和改性的超亲水 PP 膜的乳液分离机理。h）MXene 纳米片的制备方法。（i）PVA/GO@MOF 膜的制造方法。
图 14. （a）PUF-Zn-MA-TEG 的制备和（B）化学反应后官能团的变化。（c）GO@MS 和 rGO @ MS 的制备过程。（d）用于分离油-水混合物的 Sr-MOF 的示意图。（e）LCA 气凝胶的制造示意图。（f）PAC-g-PEI 气凝胶的形成过程的示意图。
图 15. （a）花状 SiO2 纳米颗粒的制备与改性示意图。（B）超疏水-超疏油 FDA-SiO2-PS 涂层的制备与应用示意图。（c）气固反应系统示意图。（d1）和（d2）激光加工和扫描路径示意图。(d3和d4）空气中被处理表面上的水滴和被处理表面下的水滴。（e）Mn@TiO2 膜的制备过程示意图。（f）纤维素和 MF 树脂的生物降解机理。（g）MTCS@wood 和 PFDMS @ MTCS @ wood 的制造示意图。（h）超双亲气凝胶对钨-氧乳状液的分离机理。
图 16. （a）pH 响应性三聚氰胺膜的制造路线的示意图。（B）ZIF-L@8-涂覆的 SSM 的制备。（c）超疏水（SHO）材料的制备过程。（dl）pH 响应性三聚氰胺海绵（MS）的制备过程。（d2 和 d3）反应机理。（e）硅油吸收和释放行为以及光学形态的示意图。（f）糖溶解前和（g）糖溶解后的显微结构示意图和 SEM 图像（假色处理）。（h 和 i）可控粘附力表面微结构化多孔 PDMS（SMPP）表面在超高和超低液滴粘附力之间切换的示意图。SMPP 表面，（j1）砂纸磨损测试，（j2）在有和没有磁场的砂纸磨损试验期间的滑动角。插图显示了 100 次磨损循环后 10 μL 水滴的钉入和滑动状态。（k）使用超锋利刀横向和纵向切割 SMPP，（l 和 m）刀切割测试前后 SMPP 的性能测试。
论文信息
A review of various dimensional superwetting materials for oil–water separation
Peng Pi, Zhiying Ren*, Yu Yang, Weiping Chen and Youxi Lin
Nanoscale, 2024
https://doi.org/10.1039/D4NR01473A
作者简介
通讯作者，任志英博士，福州大学教授，博士生导师，福州大学金属橡胶与振动噪声研究所常务副所长，入选福建省高层次人才（B 类）、福建省泉州市“桐江学者”、教育部联合基金创新团队核心成员。任《symmetry》/《振动、测试与诊断》/《摩擦学学报》/《机械强度》等期刊编委/青年编委，近五年主持国家自然科学基金 3 项（包括重点项目 1 项）、国防类项目、省部级项目以及核电等企事业单位委托项目 30 余项，在 Advanced Functional Materials、MSSP、Friction、Tribology International、Wear、机械工程学报等权威期刊作为第一或者通讯作者共计发表 SCI、EI 等收录的学术论文 70 余篇，其中 JCR 一区 30 余篇；授权国家专利 80 多项，其中发明专利 48 项和软件著作 6 项。相关研究成果 2022 年获机械工业科技进步二等奖（排 1）、福建省科技进步一等奖（排 3）和 2021 年获中国发明协会创业创新二等奖（排 1）。
相关期刊
rsc.li/nanoscale
Nanoscale
| 2-年影响因子* | 5.8分 |
| 5-年影响因子* | 6.1分 |
| JCR 分区* | Q1 物理-应用 Q1 化学-多学科 Q1 材料-多学科 Q2 纳米科学技术 |
| CiteScore 分† | 12.1分 |
| 中位一审周期‡ | 37 天 |
Nanoscale 发表有关纳米科学和纳米技术的高质量研究报道，包括各种跨学科的实验研究和理论研究，涉及的研究主题有纳米结构和纳米材料的合成、功能纳米材料和生物组装体的表征、纳米材料的性质、自组装和分子组织、复杂的杂化纳米结构、纳米复合材料、纳米颗粒、纳米晶体、纳米团簇、纳米管、纳米线、纳米催化、纳米理论建模、纳米电子学和分子电子学、纳米光子学、纳米芯片、纳米传感器、纳米流体和纳米加工、碳基纳米材料和装置、纳米仿生材料、纳米生物技术／生物纳米材料、纳米医学、纳米技术的监管方法和风险评估等等，对物理、化学、生物学、医学、材料、能源／环境、信息技术、检测科学、医疗保健和药物研发、电子工程等领域的科研人员具有广泛的吸引力。该刊由英国皇家化学会同中国国家纳米科学中心共同出版。
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* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)
† CiteScore 2023 by Elsevier
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