华中科技大学瞿金平团队《CEJ》:受沙漠甲虫启发的聚丙烯/石墨烯纳米片薄膜，用于定量雾收集

成果简介

通过集雾器从大气中获取淡水是应对水危机挑战的一种很有前途的方法。仿生集雾器受到了广泛关注，但其应用受限于制备工艺复杂、环境适应性差等问题。本文，华中科技大学Heng Xie、瞿金平院士团队在《Chemical Engineering Journal》期刊发表名为“Efficient fabrication of desert beetle-inspired micro/nano-structures on polypropylene/graphene surface with hybrid wettability, chemical tolerance, and passive anti-icing for quantitative fog harvesting”的论文，研究提出了一种结合挤出压缩成型和表面改性的有效方法，用于大规模制造联合的超疏水-亲水聚丙烯/石墨烯纳米片 (UPP/GNS) 薄膜，用于定量雾收集。

具体而言，UPP/GNS 表面上的沙漠甲虫启发微柱表现出亲水性顶部和超疏水性底部和侧壁。以 160 ± 3° 的 CA 获得微纳米/结构诱导的混合润湿性。混合润湿性在加速液滴凝结和聚集方面表现出色，有利于雾收集系统中的传质。重要的是，优异的化学耐受性、被动防冰、主动光热防冰和足够的耐久性使UPP/GNS薄膜在盐、酸/碱溶液等各种外部干扰下保持稳定的集雾效率，以及高温度。最后，亲水和超疏水润湿性的结合使 UPP/GNS 薄膜的集雾效率为 1251mg cm-2H-1. 高效制造高效 UPP/GNS 集雾器的经济和大规模生产方法是缓解全球水资源短缺的有前景的解决方案。

图文导读

图1。UPP/GNS薄膜制备过程示意图。

图2。(a) 和 (b) PP/GNS 薄膜的 TEM 图像的 SEM 图像；(c) UPP/GNS-0.5 薄膜、(d) UPP/GNS-0.8 薄膜和 (e) UPP/GNS-1 薄膜的 SEM 图像；(f) UPP/GNS-0.8薄膜的三维形貌；(g) UPP/GNS-0.8薄膜表面的元素分布。