[發明專利]蒙脫土/羥乙基纖維素分層自組裝材料的仿生表面的應用

有效

• 申請號: 201810382077.8
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN110404337B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 徐泉;田煜
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: B01D39/14
• 分類號: B01D39/14;B01D46/00;B01D17/022
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 閆加賀;姚亮

本發明提供一種蒙脫土/羥乙基纖維素分層自組裝材料的仿生表面的應用，如一種通過控制環境溫度于空氣中篩分親水性微球與疏水性微球集合體以獲得富集的親水性微球和/或富集的疏水性微球的方法，所述方法使用仿生表面，所述仿生表面是由排布于基底上的多個柱狀體的頂端表面組成，該柱狀體的材質為蒙脫土/羥乙基纖維素分層自組裝仿生材料，并且該柱狀結構頂端具有納米突起。該材料具有水中疏油性(可以在輸送原油管道中起到抗污功能)；材料對不同性質的顆粒具有不同的粘附力(可以作為微顆粒初步篩分材料)；材料對微顆粒的粘附力受到環境溫度以及濕度的影響(可以作為溫控微顆粒操控材料)，因而該仿生表面性能強大且使用范圍廣泛。

技術領域

本發明涉及一種蒙脫土/羥乙基纖維素分層自組裝材料的仿生表面的應用，屬于微米級材料及表面工程領域。

背景技術

現有技術研究發現貝殼材質的自組裝仿生表面在水中具有超疏油性以及較低的粘性，此處，該類材料還具有較大的硬度，例如Guo等人(Tianqi Guo etc,RobustUnderwater Oil-Repellent Material Inspired by Columnar Nacre,Adv.Mater.2016.page1-6)所合成的仿生材料在水中具有超疏油性及低的粘附性，并且具有高強度。在此，本文以引用的方式將該文并入本申請。

發明內容

本發明研究發現貝殼材質的自組裝仿生表面于空氣中對親水性微球和疏水性微球呈現出不同的粘附特性，這體現在貝殼材質或其仿生材料(蒙脫土/羥乙基纖維素分層自組裝仿生材料)的仿生表面在空氣中對親水性微球的粘附力要數倍于疏水性微球。

利用上述特性，本發明可提供貝殼材質的自組裝仿生表面于空氣中通過控制環境溫度篩分親水性微球與疏水性微球集合體以獲得富集的親水性微球和/或富集的疏水性微球中的應用。具體而言，本發明提供一種通過控制環境溫度于空氣中篩分親水性微球與疏水性微球集合體以獲得富集的親水性微球和/或富集的疏水性微球的方法，所述方法使用仿生表面，所述仿生表面是由排布于基底上的多個柱狀體的頂端表面組成，該柱狀體的材質為蒙脫土/羥乙基纖維素分層自組裝仿生材料，并且該柱狀結構頂端具有納米突起；

所述方法包括如下步驟：

(1)備齊待篩分的親水性微球與疏水性微球的集合體；

(2)將所述集合體分散鋪到該仿生表面上，再將該仿生表面固定于位移控制器上并使所述仿生表面朝下；于該仿生表面的正下方放置平板玻璃；

(3)通過程序控制位移控制器使其下降至所述仿生表面與平板玻璃相接觸，隨后側向橫拉該位移控制器再將其向上提起，以使親水性微球與疏水性微球分離；

(4)重復步驟(3)直至仿生表面上微球的數量不再有明顯變化。

由于該類材料具有在水中具有超疏油性，并且還具有大硬度、熱穩定性等特征，再結合上述新發現的在空氣中的親水親油性，這使得該仿生材料與傳統材料(PDMS)做出的仿生表面相比擁有更廣泛的用途及功能，例如上述利用其在空氣中的親水親油性對微顆粒的篩選，既延長了仿生材料的使用壽命，又拓寬了該材料的可應用領域。

前述的親水性微球與疏水性微球集合體是指在一堆微球中既有親水性微球又有疏水性微球，彼此混合，難以分開。例如粒徑基本相當、數目基本相當的親水性微球與疏水性微球的集合體。

前述的富集的親水性微球是相對于待篩分的集合體而言，例如數目比為1:1的集合體經過在空氣中與所述仿生表面接觸后，由于粘附力的差異，親水性微球傾向于留在仿生表面上，而疏水性微球則容易脫落，從而獲得在仿生表面上的親水性微球與疏水性微球數目比大于1的富集親水性微球，以及脫落的疏水性微球與親水性微球數目比大于1的富集的疏水性微球。

在一些實施方式中，可以在桌面上放置一個載物臺，并在載物臺上放置一塊潔凈的平板玻璃使其正對仿生表面。