液体门控技术概述

通过向自然学习,将液体作为结构与功能材料引入到多孔固体材料的设计中发展出的液体门控技术,可利用液体的特性突破传统固体多孔材料设计的局限性。同时通过对固体多孔骨架和门控液体的协同设计,构建具有特殊性能的液体门控系统可实现在外场刺激下的响应性流体开关功能。2020年,液体门控技术入选世界权威化学组织国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)评选的年度化学领域十大新兴技术。

液体门控技术:面向物质检测应用

基于功能液体在分子尺度的物质响应性、重构性和设计性,液体门控技术在物质检测领域中展现了巨大的应用潜力,可用于构建一种全新的即时检测平台,实现对目标分子的可视化定量检测,在环境评估、临床药物检测和医疗保健系统等领域具有重要应用价值。

基于液体门控技术的超滑铜网油−油分离研究

先采用阳极氧化法在铜网表面原位生长Cu(OH)_(2)纳米针来构建粗糙结构,再采用氟硅烷改性得到超疏水铜网,随后在超疏水铜网表面灌注乙二醇,形成液体门控型超滑铜网表面。利用接触角测量仪、扫描电子显微镜及X射线衍射仪分析了超疏水铜网的油接触角、水接触角、表面形貌和组成成分,并测试了灌注乙二醇的超滑铜网表面的油接触角。结果表明,超疏水铜网对水的接触角为150°,对二硫化碳的接触角为0°,对二硫化碳、石油醚和正己烷的初次油水分离效率都在90%以上,循环使用50次之后的油水分离效率仍在85%以上。灌注乙二醇的超滑铜网对上述3种有机液体的接触角均大于140°,对它们分别与乙二醇构成的油−油体系的分离效率均超过95%。

纳米材料中的界面现象

在课程教学中融入科学前沿实例不仅可以阐明所学基本原理的实际意义,还可以为基本原理的灵活应用提供范例,启发学生独立思考能力。界面化学是物理化学课程中的重要学习内容,但由于在常规尺度的多相体系中界面现象并不显著,学生对该部分知识常有忽视。近年来纳米材料已成为国内外研究的热点。纳米材料由于其高界面分子比例而表现出更为显著的界面现象。将界面化学的基本原理应用于纳米材料的研究中,已取得了一系列令人瞩目的成果。本文首先对附加压力、接触角等相关界面现象的基本原理进行梳理,然后分别介绍根据这些基本原理所发展出的分子马达、光控微流控器件、液体门控技术以及超疏水表面四项科技突破。