相位替换技术实现了自检测且高效吸油的仿生耦合结构

《Advanced Functional Materials》：Phase Replacement Enables Self-Detectable and High-Efficiency Oil-Adsorbing Bioinspired Coupled Structure

实时自检测和收集水下微油滴的技术创新，通过生物启发式耦合锥形微柱结构（BCCM）实现稳定气膜传输，将运动界面从油-水变为油-气，显著降低阻力。采用相替换原理设计流体控制门，可在油和乙醇作用下切换通断状态，确保防水功能。该系统在油污治理、动态光显示及环境监测领域具有应用前景，集成吸附、运输与自检测模块，提升污染治理效率。

　　

摘要

实时自检测微油滴的位置和轨迹对于及时发现海底原油管道和设备中的石油泄漏至关重要。传统的检测方法存在固有的延迟，往往在泄漏被发现时已经造成了严重的环境破坏。本研究开创了一种基于生物启发的耦合圆锥形微柱结构（BCCM）的电气化系统，该系统能够通过稳定的气体薄膜实现微油滴的实时自检测和收集。蘑菇形结构的设计增强了气体薄膜的厚度（273 μm）和稳定性（5.76 m s^?1），使得微油滴能够通过气体薄膜以超快的速度传输（135 mm s^?1）。这种运动界面从油-水转变为油-气的转变显著降低了阻力。通过相变机制，该系统像一个“流体控制的阀门”一样，通过吸收油和乙醇来控制开关的开启/关闭状态。这种流体控制的阀门无需防水措施即可正常工作，能够调节开关状态，适用于从动态灯光显示到海军警报系统以及环境监测等各种水下应用。本研究构建了一个集成系统，具备石油吸附、传输和自检测功能，并实现了高效的石油污染清除和精确检测。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。