DOI: 10.1021/acsami.1c01202

液体物质的定向运输和操纵由于其在微流体和大面积集水等方面的重要应用价值而备受关注。油的自发性定向输送，尤其是那些具有大规模生产前景的油，在海洋石油的净化中起着巨大的作用，但也暴露出效率低、输送速度慢等局限性。在此，研究者报道了一种通过共溶剂静电纺丝制备的基于仿生多孔纳米纤维的油泵，其含有植物的薄壁细胞结构。这些紧密堆积且均匀的纳米多孔结构能够以21.12g/g/h的超高抽速向上自抽油，该机理已经得到了明确。在油定向运输之后，它可以获得127.52g/g的有效集油量。综上，本研究设计的油泵将为油的自发定向运输和收集提供一个多功能平台，在实验室单晶片、微反应装置、化学工程和石化行业等领域具有潜在的应用前景。

图1.纳米多孔PS纤维仿生油泵。（a）示意图显示了树木从根到叶的水分输送过程与根部压力和蒸腾拉力的关系。（b）木质部细胞的细胞网络结构。（c）所制备的纳米多孔PS纤维的SEM图像。（d）所制备的多孔PS纳米纤维的共溶剂静电纺丝工艺，以及纤维膜的照片图像（e）。（f）显示均匀孔结构的SEM图像。（g-i）示意图显示了用于自吸油运输和收集的多孔纳米纤维基油泵的设计。

图2.形态和结构表征。（a-d）SEM图像显示了纤维表面和末端的孔结构。这些纳米多孔纤维是通过静电纺丝PS溶液与各种THF/DMF（分别为99:1、97.5:2.5、95:5、90:10）制备而成的。（e-g）横截面SEM图像显示孔分布在整根纤维内部。（h）T-20-D-2.5 PS纳米纤维的N2吸附-解吸等温线，（i）孔径分布曲线，和（k）热重分析（TGA）曲线。

图3.多孔纳米纤维基油泵的抽油速率和收集能力。（a）由不同溶剂体系生产的纳米多孔PS纤维的水接触角。（b）多孔纳米纤维能快速吸附沉入水中的油状液体石蜡。（c）用于定向输送的多孔纳米纤维基油泵的自抽油特性。（d）在动态条件下纳米纤维T-20-D-2.5的自抽油特性。正十六烷染成红色，在水中搅动，以模拟动态环境。（e）不同纳米纤维的花生油泵送率和集油能力。（f）对于不同粘度的油，纳米纤维T-20-D-2.5的抽油速率。（g）T-20-D-2.5的抽油性能在30天内仍保持良好的稳定性。

图4.纳米多孔纤维中油的定向输送机理。（a）毛细现象和虹吸现象的示意图。（b）亲液弯曲水平的额外压力差异。（c）当液位升至平衡时各种因素之间的关系。（d）由纯THF体系和共溶剂体系（THF和DMF）制备的纳米纤维抽油1h的真实状态。（e）在动态条件下的自抽油过程。