法向梯度浸润性多孔膜的构筑及液体单向驱动研究

基本信息
批准号:21503005
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:吴晶
学科分类:
依托单位:北京服装学院
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:何峰,尹泽芳,贺欢,漆麟,武凌辉,冯雪
关键词:
液体单向透过静电纺丝法向方向微/纳米多孔纤维膜梯度浸润性
结项摘要

Gradient wettability materials, which exhibit great application potentialities in droplet driving, fluid controlling and so on for its unique properties, has become a hotspot in the research field of functional interface materials. In gas/liquid/solid three-phase system, materials with gradient wettability in two-dimensional plane direction have been successfully fabricated and used in many areas. However, harnessing the gradient wettability in the normal direction is seldom achieved in liquid/liquid/solid three-phase system. In this work, an important breakthrough will be made in the study of gradient wettability materials. The research on gradient wettability materials in plane direction based on gas/liquid/solid system will be extended to the normal direction in liquid/liquid/solid system. Electrospinning has been applied to fabricate the porous fibrous films with gradient wettability in normal direction. By regulating and matching the degree of wettability gradient in the normal direction, the unidirectional water penetration under oil and unidirectional oil penetration under water will be achieved. Furthermore, the mechanism and control rules of the unidirectional liquid-penetration driven by the gradient wettability in liquid phase, combined with the relationships of unidirectional liquid-penetration, liquid surface tensions and the normal directional gradient wettability are delved deeply. It will provide a facile method and lay the foundation to the fabrication and research on functional gradient wettability materials that can be applied in separation of chemical reactants and products as well as other fields.

梯度浸润性材料以其独特的性能和在液滴驱动、微流体流控等领域展现出的极大应用潜力成为近年来功能界面材料领域研究的热点。目前基于气/液/固体系材料平面水平方向梯度浸润性材料被成功制备出来并得到应用。然而,对于液/液/固体系垂直于材料表面的法向方向梯度浸润性材料的研究极少。本课题拟在传统梯度浸润性材料研究基础上,将气/液/固体系材料平面方向梯度浸润性拓展至液/液/固体系材料法向方向,采用静电纺丝法构筑液相下具有法向梯度浸润性的多孔膜材料,探究其法向方向浸润性梯度的有效构筑和调控。在此基础上,实现法向梯度浸润性驱动水相下不同表面张力油的单向透过及不同表面张力油相下水的单向透过。进一步研究液下材料法向梯度浸润性驱动液体单向透过的趋势和规律,揭示液体单向透过、液体表面张力与法向梯度浸润性之间的关联和相互作用,为应用于化学反应中反应物及产物分离等领域的梯度浸润性材料的构筑和研究奠定基础。

项目摘要

本项目在资助周期中主要进行了三方面的研究工作,包括:多级结构微/纳米纤维膜的静电纺丝高效构筑、浸润性转变调控,探究多级结构微/纳米材料结构对污水中重金属离子(Cu(II))去除性能的影响;成功构筑了具有法向浸润性梯度(差异)的复合多孔纤维膜材料,获得高效便捷调控其法向浸润性梯度的实验参数,探究其驱动液体单向透过机理,并将其应用在空气中微小水滴收集领域。研究多孔膜材料法向浸润性差异、膜厚度法向方向结构调控引起的定向毛细力作用对集水性能影响;法向浸润性差异膜材料的制备及其驱动不同表面张力液体(油)的单向透过、油水分离的应用研究。.通过一系列研究,获得了通过静电纺丝法高效构筑多级结构微/纳米纤维膜的关键影响因素及材料结构调控对材料浸润性和在水溶液中重金属铜离子吸附去除性能的作用机制及影响;提出采用“逐层静电纺丝法”制备疏水/亲水聚丙烯腈(PAN)Janus法向浸润性差异复合多孔纤维膜材料,调控和匹配复合膜孔径,发现疏水大孔和亲水小孔构成的Janus电纺PAN复合多孔膜不仅具有疏水-亲水浸润性差异,同时由于孔径差异诱导形成定向毛细力驱动微小水滴高效从疏水向亲水层透过,将其应用于空气中水滴收集领域,其水的收集效率是无定向毛细力作用Janus多孔膜的1.7倍;构筑疏水/疏油-疏水/亲油的(聚偏氯乙烯-六氟丙烯)-(聚偏氯乙烯-六氟丙烯+氟硅烷)(PVDF-HFP-(PVDF-HFP+FAS)),调控PVDF-HFP+FAS中FAS的比例可以实现不同表面张力液体(油)的浸润性调控(亲油或疏油),将其应用于油水分离中明显提高油水分离效率。同时,构筑疏油/亲油PVDF-HFP+FAS/钢丝网构成的复合膜,改变起主要疏油作用的FAS添加量,能够实现不同表面张力液体(油)的单向驱动透过。本研究对多级结构微/纳米纤维膜的高效构筑及应用、法向梯度浸润性复合多孔纤维膜结构与液体表面张力、材料法向浸润性梯度与液体单向透过性能之间的关联、相互影响和作用机理做了一定的基础研究工作,将为液体单向传输、分离膜材料的设计、构筑及性能调控提供理论参考和支持。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
4

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

DOI:
发表时间:2015
5

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2019.04.015
发表时间:2019

吴晶的其他基金

批准号:81901944
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41374064
批准年份:2013
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:21505061
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51206079
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41074037
批准年份:2010
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:71673197
批准年份:2016
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:31000447
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40804012
批准年份:2008
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71203155
批准年份:2012
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81400007
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51576075
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:41574055
批准年份:2015
资助金额:80.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

仿生多梯度特殊浸润性表面构筑及微液滴可控驱动研究

批准号:21673015
批准年份:2016
负责人:侯永平
学科分类:B0505
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
2

有序多孔膜表面的浸润性转变及其调控研究

批准号:21374100
批准年份:2013
负责人:万灵书
学科分类:B0110
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
3

基于梯度浸润/去浸润性的单层结构光子晶体驱动材料的制备及性能研究

批准号:51673207
批准年份:2016
负责人:王京霞
学科分类:E03
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
4

微乳液滴模板法构筑高分子自组装有序多孔膜

批准号:21074046
批准年份:2010
负责人:吴立新
学科分类:B0110
资助金额:37.00
项目类别:面上项目