三明治结构铜泡沫实现长程气泡输运的高效水分解与纯气泡收集

本研究针对水下气泡高效定向输运难题，开发了具有厌气/亲气/厌气对称润湿性的三明治结构铜泡沫材料。该设计实现了气泡从两侧厌气区向中心亲气通道的单向运动，支持波浪形、螺旋形等复杂路径的长程自发输运，有效消除电极表面H2气泡积聚，显著提升电解水质量传递效率，为气体相关应用提供新策略。

　　

实现水下气泡的长程输运对提升水分解（water splitting）效率及气泡收集至关重要。本研究通过简易方法制备出具有独特三明治结构的材料，其对称的厌气/亲气/厌气润湿性设计确保了气泡从两侧厌气区域单向迁移至中心亲气通道，同时阻断了反向穿透铜泡沫的可能。实验表明，该结构支持多种水下气泡输运模式（如波浪状与螺旋路径），实现了长距离、高效的自发定向运动。这种无需泵驱动的长程气泡输运机制显著提升了水分解效率。结合实验与理论计算，该结构有效缓解了电极表面氢气（H₂）气泡的积聚，优化了电解过程中的质量传递（mass transfer）。此外，其卓越的气泡操控能力使复杂环境下高效气泡收集成为可能，为气体相关应用提供了理想解决方案。