具有光/电热转换功能的超疏水毛毡，具备抗菌性能、油水分离能力以及防冰/除冰效果

《Process Safety and Environmental Protection》：Superhydrophobic felt with photo/electrothermal conversion for antibacterial activity, oil-water separation and anti-icing/de-icing performance

　　

周赛宇|吴思宇|潘明浩|华世宇|吴佩金|赵子宇|林立伟

摘要

由于氟化化合物具有较低的表面能，它们被广泛用于制备超疏水表面。然而，其高生物毒性、持久性污染以及单一的功能性严重限制了其实际应用。为了解决这些问题，本研究提出了一种无氟、多功能且环保的超疏水表面制备方法，该方法结合了原位生长和超声涂层技术。首先，在聚丙烯（PP）骨架上原位氧化吡咯（Py）生成聚吡咯（PPy）。随后，在超声作用下，将Fe₃O₄纳米颗粒和聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合涂层牢固地锚定在PP/PPy毡上，从而确保了良好的界面粘附性并防止分层。PPy和Fe₃O₄的引入使该毡具有优异的光热转换和电热转换性能、强磁性和有效的抗菌性能。PDMS则提供了对强酸和强碱的耐腐蚀性以及出色的疏水性。得益于光热效应和电热效应的协同作用，该PP/PPy/Fe₃O₄@PDMS毡在15秒内即可升温至112.1°C。它表现出强烈的抗菌活性，对金黄色葡萄球菌（S.aureus）的抑制率达到100%，同时静态水接触角（WCA）为156°。值得注意的是，即使在酸性或碱性环境中暴露5小时后，其超疏水性依然保持稳定，接触角仍超过150°。此外，该材料还实现了98.5%的油水分离效率，进一步体现了其多功能性。本研究展示了一种制备环保、多功能超疏水毡的可行方法，其在油水分离以及寒冷环境下的防冰和除冰方面具有潜在的应用价值。