蔗糖溶液辅助飞秒激光烧蚀铝膜诱导纳米簇实现高效稳定的油水分离

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:14
文章英文标题
Sucrose solution assisted femtosecond laser ablation of aluminum film to induce nanospikes for efficient and stable oil-water separation
正文
用于各种应用的新型纳米结构复盖功能表面的制备近年来备受关注。利用飞秒( fs )激光可以在蔗糖溶液中铝膜表面诱导出大面积随机分布的纳米尖晶石，其分布密度随激光脉冲能量和蔗糖与水的质量比而变化。经聚二甲基硅氧烷( PDMS )改性后的铝膜具有润湿性可调、水下超亲油性( ~ 0 ° )、超疏水( ~ 155.3 ° )、高附着力和环境稳定性等特点。进一步，在空气中Al膜一侧采用fs激光直写( LDW )，然后在蔗糖溶液中诱导纳米尖晶石，另一侧采用PDMS改性，制备了油水分离过滤器。经过上述处理后，该过滤器具有类似‘荷花效应’的低水附着力，可用于高效( 99.61 %   ~   99.63 % )和可回收油水分离。此外，滤池在空气中暴露7  个月以上仍保持较高的油水分离效率( 99.46 %   ~ 99.57 % )，表现出较强的环境稳定性。这种由fs激光制备的功能滤波器可应用于化工产品的分离过程、生物医学装置和环境保护等领域。
文章内容（英文）
The fabrication of functional surface covered with novel nanostructures for various applications has attracted much attention in recent years. A large area of randomly distributed nanospikes can be induced on the surface of aluminum (Al) film in sucrose solution by using femtosecond (fs) laser, and the distribution density of nanospikes varies with laser pulse energy and mass ratio for sucrose to water. After modification with polydimethylsiloxane (PDMS), the Al film covered with nanospikes exhibits the characteristics of tunable wettability, underwater superoleophilicity (~0°), superhydrophobicity (~155.3°), high water adhesion and environmental stability. Further, an oil-water separation filter was prepared by using fs laser direct writing (LDW) on one side of the Al film in air and then inducing nanospikes in sucrose solution as well as PDMS modification on the other side. After the above treatment, the filter has low water adhesion similar to “lotus effect” and can be used for highly efficient (99.61% ~ 99.63%) and recyclable oil-water separation. In addition, the filter exposed to air for more than 7 months still remains high oil-water separation efficiency (99.46% ~ 99.57%), showing strongly environmental stability. This functional filter fabricated by fs laser can be applied in the separation process of chemical products, biomedical device, and environmental protection fields.
来源出处
Journal|[J]Surface and Coatings TechnologyVolume 417, 2021.
DOI
https://doi.org/10.1016/J.SURFCOAT.2021.127182

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