为了探索天然碳水化合物聚合物作为可生物降解和可持续雾水收集材料的可能性，近期，南京林业大学范一民教授&俞娟副教授提出了一种高效的基质（疏水）-过渡层（两性）-涂层（亲水）三明治旋涂策略，以形成全生物质基Janus膜。草酸水解的纳米甲壳素（OAChN）作为过渡层，使亲水性纳米纤维素（TEMPO-氧化纤维素纳米纤维，TOCN）和纳米甲壳素（部分脱乙酰甲壳素纳米纤维，DEChN）能够成功地旋涂在疏水性聚乳酸（PLA）膜基底上。其中，将TOCN（富含羧基的负表面电荷）和DEChN（富含氨基的正表面电荷）设计成逐层（LBL）组装，以在PLA上形成厚度和表面性质可控的多糖涂层。最终形成的PLA-OAChN-TOCN/DEChN（LBL）膜两侧呈现亲疏水异质面，其雾水收集能力提高到90.85 mg·cm^-2·h^-1（在PLA上旋涂30层TOCN/DEChN），比纯PLA膜高出276 %。本研究提出的过渡层参与夹层旋涂策略，以及LBL组装方法，为全生物质基雾水收集器（FWC）的制造提供了一种可行的方法，有助于缓解水资源短缺问题。

图1.（a）OAChN/水/乙醇分散体的照片。（b）TOCN、DEChN水分散体和OAChN/水/乙醇分散体的UV-Vis透射光谱。（c）0.2%TOCN、0.2%DEChN和0.2%OAChN/水/乙醇（80%乙醇）分散体的ζ-电位。

图2.（a）不同层数的PLA-OAChN薄膜和纯OAChN的表面润湿性。（b）不同层数PLA-OAChN薄膜的力学性能。

图3.不同层数旋涂薄膜的傅立叶变换光谱，其中1层为TOCN-DEChN交互涂层。

图4.（a-d）断裂膜的SEM截面图像（箭头反映增加的涂层厚度），（e）仅旋涂TOCN/DEChN的SEM截面，（f,g）仅旋涂OAChN的SEM截面；（h）涂层的分层结构；（i）静态接触角与薄膜厚度的关系；（j）PLA薄膜、不同数量的纳米纤维涂层以及纯TOCN和纯DEChN薄膜的接触角。

图5.涂覆的PLA薄膜的代表性AFM图像和表面粗糙度的影响。

图6.（a）PLA膜和不同层纳米纤维旋涂的PLA膜的透光率和（b）TGA测量曲线。

图7.雾水收集过程，（a）雾水收集试验装置，（b）具有不同涂层数量的膜的集水速率和储水能力，以及不同层数膜的单层雾水收集效率，（c）照片显示了不同时间膜上的集水量：（i）纯PLA膜样品，（ii）PLA-10L膜样品。

图8.（a）不同倾斜角样品的集水率及其单层效率，（b）不同样品在集雾过程中的接触角滞后。

该工作以“Preparation of Janus film for fog water collection via layer-by-layer assembling of nanocellulose and nanochitin on PLA”为题发表在《Carbohydrate Polymers》（DOI:10.1016/j.carbpol.2023.121369）上。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.121369