功能性超疏水表面的构建及其应用进展

由于具有独特的液体润湿性,超疏水表面在工业生产和日常生活中具有广阔的应用前景,但其单一的超疏水性却难以满足在严苛环境和新兴领域中的使用需求。近年来,将表面超疏水性与自修复性、透明性、导电性等至少一种功能相结合的功能性超疏水表面已成为该领域的研究热点,对于延长其使用寿命并拓宽其在柔性电子、快速融冰融雪等新兴领域中的应用具有重要意义。本文简单介绍了超疏水表面的基本原理,然后综述了近年来功能性超疏水表面的研究进展,具体介绍了可修复、可拉伸、透明、磁性、导电及非对称浸润性的功能性超疏水表面的构建和应用,最后总结了目前该领域存在的一些问题,主要包括功能性有待于改善、制备工艺复杂、成本高、污染环境、耐久性较差等,并指出利用简单环保的方法开发出能够长期使用的功能性超疏水表面将会是该领域未来的主要发展方向,同时要注重推动其实际生产及应用。

天然木材的功能化及其应用进展

现代工业和经济的快速发展消耗了大量的石油及石油基材料,导致碳排放问题日益凸显,并使生态环境污染问题越发严重。开发并利用各种绿色的生物质功能材料以部分代替通过石油衍生而来的聚合物基材料是解决该问题的有效应对措施之一。天然木材作为一种重要的可再生资源,具有来源丰富、价格便宜且对环境友好的特点,其功能化符合可持续发展理念并在多个领域展现出巨大的应用潜力,引起了国内外科研工作者的密切关注。木材本身主要由纤维素、半纤维素和木质素组成,并具有层次分明、构造有序的多尺度分级结构。独特的分级多孔结构及其各向异性不仅可以实现木材自身营养物质和水分的运输,还为其功能化设计提供了良好的基础。近年来,研究者们通过化学洗涤、冷冻干燥、表面改性、高温碳化等手段对天然木材进行功能化,以赋予其超疏水性、光热转换能力、光学透明性、导电性等,制得具有功能性的木材基材料,大大提高了木材的产品附加值,并进一步拓宽了木材的实际应用领域。本文首先介绍了天然木材的结构和成分,然后综述了近年来木材功能化及其在油水分离、海水淡化、节能建筑、柔性电子等领域中的应用进展,最后总结了目前天然木材功能化及应用所面临的一些技术难题,并对其未来的发展方向及前景进行了展望。