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  液體的定向輸送是自然界中一種非常有趣的現(xiàn)象，如沙漠甲蟲的背部，蜘蛛絲，蝴蝶翅膀。受這些現(xiàn)象的啟發(fā)，Janus膜的不對(duì)稱潤(rùn)濕性引起了人們的廣泛關(guān)注，因?yàn)樗梢栽跊]有外界能量的情況下自發(fā)驅(qū)動(dòng)液體定向輸運(yùn)，也被稱為“液體二極管”現(xiàn)象。木材有規(guī)律排列的三維結(jié)構(gòu)(管胞、射線)對(duì)液體的輸送有積極影響。然而，木材本身是親水的，自身無法產(chǎn)生表面能梯度。因此，制備Janus木膜的關(guān)鍵點(diǎn)是在厚度方向上制備一定的從疏水到親水的潤(rùn)濕性梯度。

圖1 圖解摘要

  綜上所述，采用單向真空浸漬方法成功地實(shí)現(xiàn)了疏水溶劑對(duì)木材孔隙的梯度潤(rùn)濕。從而實(shí)現(xiàn)了JW膜在厚度方向上的梯度潤(rùn)濕性。梯度潤(rùn)濕的引入削弱了滲透到Janus木膜中的液體的毛細(xì)力，從而減少了液體在膜表面的粘附和滯留，提高了流速和輸送效率。JW膜具有很高的穩(wěn)定性和耐用性，即使在腐蝕性溶液中嚴(yán)重磨損后也能保持選擇性潤(rùn)濕。JW膜在液體定向輸送、霧收集和按需油水分離方面表現(xiàn)優(yōu)異，霧收集效率高(> 99.7%)，油水分離效率高(> 99.6%)。此外，JW膜可重復(fù)使用，在多次油水分離循環(huán)后仍保持較高的分離效率和通量。本研究提出的改變木材孔隙梯度特性的思路具有廣泛的應(yīng)用前景，在分離、過濾、凈化和運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域具有潛在的重要應(yīng)用前景。

  該研究以題為“Development of gradient-wetting Janus wood membrane with high-efficiency fog collection and oil-water separation”的論文發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上。文章通訊作者是南京林業(yè)大學(xué)呂建雄教授，第一作者是南京林業(yè)大學(xué)的陳凱文博士。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持。

  全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144356

  下載：Development of gradient-wetting Janus wood membrane with high-efficiency fog collection and oil-water separation