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文檔簡介
1、Janus膜是指兩面具有不同性質(zhì)的膜材料,在兩側(cè)表面非對稱性潤濕特性的驅(qū)動下,液體可以在Janus膜的三維多孔橫截面層間發(fā)生各向異性運輸,即液體“二極管”現(xiàn)象,該特性使得Janus膜在流體操縱、集霧、集水、微全分析等領(lǐng)域有巨大應(yīng)用前景。但是目前的Janus膜存在制備工藝復(fù)雜和成本較高等缺點,阻礙了Janus的實際應(yīng)用。此外,如何賦予Janus膜以多功能性和更加新穎的應(yīng)用仍然是一個挑戰(zhàn)。因此開發(fā)簡易的制備方法和探索多功能化響應(yīng)為Janus
2、膜的研究重點。
基于商業(yè)化的聚四氟乙烯(PTFE)復(fù)合微濾膜獨特的結(jié)構(gòu)和表面特性,本研究分別針對親疏水型PTFE復(fù)合微濾膜進行改性制備水、油單通道的Janus膜。一方面針對親水型PTFE復(fù)合微濾膜,分別采用膠帶直接剝離選擇層和智能響應(yīng)表面改性之后剝離選擇層兩種方式制備水單通道的Janus膜。另一方面針對疏水型PTFE復(fù)合微濾膜,采用多巴胺單側(cè)漂浮改性賦予疏水膜表面親水性。研究表面功能響應(yīng)改性、膠帶剝離和多巴胺單側(cè)親水改性對膜表
3、面微觀結(jié)構(gòu)、化學性能和應(yīng)用擴展的影響。通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察膜改性前后的微觀形貌,通過能量色散X射線光譜(EDX)和X-射線光電子能譜(XPS)分析膜表面的化學組成及相對含量,通過紫外可見分光光度計(UV-vis)分析膜的染料吸附性能,通過接觸角(CA)分析膜表面的潤濕性能。同時通過界面處液體的透過實驗測試液體的單向通過性,探索了油單通道Janus膜分離水包油乳液的應(yīng)用,探索Janus膜和對照組的親疏水膜收集及鎖住液體的能力及
4、相應(yīng)機理。利用概念驗證的方法,探索了Janus膜表面形貌及化學組成、潤濕性能、多功能響應(yīng)性與Janus性能的結(jié)合情況。
研究結(jié)果表明,膠帶剝離能夠撕裂PTFE選擇層,使得膜的表面產(chǎn)生疏水性,這種疏水性來源于PTFE的本質(zhì)疏水性及撕裂產(chǎn)生的微觀形貌,多巴胺單面改性可以賦予疏水膜上表面以較薄的親水層,Janus膜的較薄層通過相應(yīng)液體潤濕使其薄層孔道減小,拉普拉斯內(nèi)壓力增大,具有相反性質(zhì)的液體只能在更高的靜態(tài)壓力作用下才可以穿透Ja
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