編號：NMJS08205
篇名：石墨烯基雙面神超浸潤膜的制備及浸潤性能
作者：陳亞西 王思雍 丁國民
關鍵詞： 石墨烯 疏水 超親水 雙面神材料
機構： 滁州學院材料與化學工程學院 哈爾濱工業(yè)大學復合材料與結構研究所
摘要： 近年來,一側親水、一側疏水的雙面神膜由于具有特殊的性質(zhì)而倍受關注。雙面膜大多由親水和疏水兩種材料復合而成,但存在界面結合強度低且親疏水轉(zhuǎn)化不可逆等缺點。本文基于石墨烯膜制備出一側親水、一側疏水且親疏水狀態(tài)可逆轉(zhuǎn)換的雙面神膜。首先,對氧化石墨烯(GO)/二苯醚體系進行高速剪切處理,得到GO/二苯醚“水包油”皮克林乳液,對該乳液進行冷凍干燥,采用碘化氫(HI)化學還原,獲得微米尺度碗狀薄壁球殼的石墨烯基疏水膜。然后,利用等離子體處理,在石墨烯膜一側引入COOH、C=O和C—O等含氧官能團,將兩側疏水的石墨烯膜轉(zhuǎn)換成一側疏水、一側超親水的浸潤膜,采用電焦耳熱處理將超親水表面恢復為疏水表面。最后,通過測量靜態(tài)接觸角檢驗親疏水轉(zhuǎn)化的穩(wěn)定性;借助高速攝像機記錄水滴在石墨烯雙面膜的動態(tài)鋪展過程。結果表明:等離子體處理疏水石墨烯膜10 s,可將其變成超親水狀態(tài),在20 V直流電壓下石墨烯膜在8 s內(nèi)可由親水恢復至疏水;經(jīng)歷10次可重復親疏水轉(zhuǎn)化后,仍保持親水狀態(tài)接觸角為0°而疏水狀態(tài)接觸角為152°;水滴在親水表面僅需20 ms即可完全鋪展。利用X射線光電子能譜法(XPS)表征材料表面化學官能團;采用掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)分析微觀結構形貌。材料在等離子體和焦耳熱處理過程中保持殼壁連通的碗狀微球結構恒定是親疏水可逆循環(huán)轉(zhuǎn)化的關鍵,純石墨烯成分是這兩種處理手段得以實現(xiàn)的保證。
