亲水亲油平衡值

有时，人们希望通过从水体表面去除溢油来清理被污染的水。或者人们希望通过去除水分来净化油基燃料。加拿大不列颠哥伦比亚大学科学家创造的廉价新型“智能”膜可以在两者之间切换。该过滤膜由化学工程硕士学生Chun Haow（Bryan）Kung领导的团队开发，可重复使用的膜由细铜网制成。

在一个快速和可扩展的过程中，它首先被浸入电解质溶液中，然后连续施加电压，总共两分钟。

当膜随后被用于过滤油/水混合物时，只有油可以通过它，从而阻止油中存在的任何水分。这是由于网格粗糙的表面结构和与之结合的铜氧化物。然而，如果膜经受普通碱性电池几秒钟的电压，那么电流会改变表面结构。结果导致水可以穿过膜，但油被阻挡。对材料进行处理后使其回到原来的“亲油”状态，在该状态下，油可以通过而不是水。

在涉及各种密度和粘度的油与水混合物的实验室测试中，膜在分离两种液体方面的效率超过98％。此外，与其他材料不同，智能网格不含有毒材料，只需要低电压即可切换状态，并且可以长时间使用。

Kung表示：“这种膜不需要连续的电流，或者任何特殊的设备或条件。另外，这种膜非常坚固 - 我们通过30次连续的分离循环，使用轻质和重质油，而不会损失效率 - 因此它具有巨大的潜力。”

关于这项研究的论文最近在《Applied SurfaceScience》杂志上发表。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433218306020?via%3Dihub

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生活中有各种表面，金属表面、塑料表面、陶瓷表面……

在实际应用中，这些表面还会遇到各种脏污，泥、灰、油污以及它们的混合物，面对这种情况纳米疏水疏油易清洁/自洁涂层和亲水自洁涂层都能应对。

纳米疏水疏油易清洁/自洁涂层原理：

事实上，纳米涂层是三疏涂层，疏水、疏油(抗指纹)、疏溶剂。

1、纳米涂层能让表面更平滑

看似光滑的表面，放大后其实是凹凸不平的。脏污会嵌入这些凹凸不平的坑洞，难以去除。涂层由无数纳米粒子组成，粒径从1纳米到几十纳米不等。物体表面的坑洞直径最小只有1nm，所以纳米易清洁涂层能够填平基材表面的坑洞，让基材真正变得“平滑”,这样脏污就变得易清洁了。

使用纳米易清洁涂层之前：

使用纳米易清洁涂层之后：

实拍效果如下图：

2、涂层材料表面能低，污垢、泥灰不沾

纳米涂层主要是由氟素化合物制成的溶液，由于纳米涂层是低表面能材料，具有“不沾”的特性，能够防水、防潮、防污。

3、疏水自洁

在电子设备、智能穿戴设备和户外服装等应用上。表面遇到的脏污以灰、尘居多。当户外下雨，雨水滑过疏水的表面，就能把灰、尘带走，达到自洁的目的。

效果如下图：

超亲水涂层自洁原理：

因为涂层表面亲水，当遇到水流过，水就能把表面的油、灰、脏污都铲走并冲掉。效果如下图：

纳米疏水疏油涂层与超亲水涂层的区别之处：

亲水性：材料在空气中与水接触时能被水润湿的性质。

疏水性：材料在空气中与水接触时不能被水润湿的性质。

润湿就是水被材料表面吸附的过程。材料分子与水分子之间的相互作用的内聚力大于水分子之间的内聚力时，水分子能很快在材料表面铺散开来。此时，在材料、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线与材料表面所成的夹角(称润湿角)θ≤90°，材料呈现亲水性。若θ>90°，材料呈现疏水性。如图所示：

(a)润湿　　

(b)不润湿

润湿角越小，则材料润湿性能越好。

这两项技术有着本质上的区别，使其适用于某个特殊领域做好了铺垫。例如，超疏水涂层在疏水方面的应用是非常理想的，如医疗器械和电子元件等;而超亲水涂层可用于需要亲水性表面的领域，例如用在建筑等行业中的抗雾玻璃等。

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