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多功能Janus膜的研究进展
2020/11/11 10:36:20 admin

1.J. Membr. Sci.:薄膜复合结构Janus膜在重力驱动下可快速分离微量血液

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苏州大学靳健通过在Ca3(PO4)2涂覆尼龙网上静电纺丝聚氨酯(PU),设计了具有薄膜复合结构的Janus膜。

➣通过优化膜的表面润湿性、孔参数和非对称结构,这种Janus膜在分离过程中表现出定向的液体传输性能和减少的液体损耗。

➣当在孔径为1.1μm左右的疏水侧滴入体积为3μL的少量水时,仅在重力作用下该水滴即可在2.86s内穿透Janus膜,同时降低了液体损耗(D2/D1=1.27),这表明其具有出色的液体传输性能。

➣配备该Janus膜的血糖仪可在7.2s内有效去除10μL血液中的红细胞,而且血糖仪的灵敏度提高了4.5%。

DOI:10.1016/j.memsci.2020.118853


2.J. Mater. Chem. C:电纺多功能导电各向异性Janus膜,衍生3D Janus管和3D+2D完整旗形结构

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➣利用静电纺丝技术设计合成了具有超顺磁性、双各向异性导电和绿-红双色发光的同步多功能二维双层Janus型薄膜(DJF)。

➣在宏观上,二维DJF包括紧密结合在一起的两层,第一层为左右结构的Janus防护膜,第二层为非阵列发光膜。

➣DJF具有优异的机械各向异性。使用不同的轧制方法将2D DJF卷成三维(3D)Janus管和3D+2D完整旗形结构,以获得四种类型的Janus管和十二种完整的旗形结构。

➣首次提出了完整旗形结构的新概念,其独特的结构反映了2D薄膜与3D管的成功结合。新型3D或3D+2D材料显示出与2D DJF类似的优异性能。

➣通过更改不同功能区域的属性和Janus纳米带的排列来调节3D或3D+2D材料的结构和不同特性。在具有可变特性的单一材料中实现了高度集成的多功能。

DOI: 10.1039/d0tc00366b


3. J. Colloid Interf. Sci.:多尺度互连多孔janus膜用于增强定向水分输送

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➣利用超亲水性水解多孔聚丙烯腈(HPPAN)纳米纤维和疏水性聚氨酯(PU)纤维的合理组合,通过静电纺丝制备具有多尺度互连的纤维间和纤维内孔隙的新型Janus膜,以增强水分的定向输送。

➣PAN/PVP复合纳米纤维由溶解在DMF中的PAN/PVP复合溶液电纺而成。静电纺丝工艺后,对电纺纤维进行反复洗涤,以选择性地从纤维基质中除去PVP,从而开发出高度粗糙且多孔的PAN(PPAN)纳米纤维。

➣将所得PPAN纳米纤维水解以提高其润湿性。通过静电纺丝在HPPAN纳米纤维上直接沉积一层PU纤维,以制备后续的Janus膜。

➣合成的PU/HPPAN Janus膜具有良好的正向水分传输特性,且具有优异的定向水分传输指数(R=1311.3%),而对反向水分运动具有良好的阻力(即突破压力≥17.1 cm H2O)。

DOI:10.1016/j.jcis.2020.01.063


4.ACS Nano:在Janus互穿界面结构复合膜用于高液压比液体单向透过方面取得进展

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北京航空航天大学赵勇教授课题组通过设计具有微观互穿结构的Janus亲/疏异质复合膜,实现了优异的液体单方向透过性能。

➣从理论和实验上证明了液体在Janus膜材料上的单向透过性能不仅与膜两侧的浸润性差异有关,而且与材料在亲/疏界面的微观互穿结构有关。

➣从疏液纤维膜向亲液纳米针方向液体可以顺利透过,而从亲液向疏液方向则可以在相当大的静液压力下仍能阻止液体透过,呈现出一种液体“二极管”效应。

➣这种具有“二极管”特性的单向透液膜在防水透汗织物、妇婴用品的快吸防回渗、防水透气医用辅料、智能多相反应器、高效集雾节水灌溉等方面都有较好的应用前景。

10.1021/acsnano.8b08753


5.Environ. Sci. Tech. Let.:中科院宁波材料所刘富研究员团队在Janus微孔正渗透膜领域取得研究进展

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中国科学院宁波材料技术与工程研究所刘富研究员团队通过在超亲水醋酸纤维膜表面利用静电纺丝构筑疏水聚偏氟乙烯纳米纤维层,制备的不对称浸润性Janus微孔膜(CA/PVDF)。

➣水通量可达到274.2Lm-2 h-1,反向盐通量为1.65gm-2 h-1,水通量Jw及水盐比通量Jw/Js远高于目前界面聚合制备的聚酰胺TFC膜。

➣在渗透传质过程中表现出二极管流体特性,其聚偏氟乙烯纳米纤维疏水侧的空气层能够有效抑制汲取液中盐溶质的反向扩散,提高选择性。

➣另一侧醋酸纤维素亲水膜可通过导流减少表面流体对超疏水膜的剪切冲击,起到保护空气层的作用,此外还具有抗污染和支撑作用。

10.1021/acs.estlett.8b00630


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