水油分离不是梦，一张丝网就搞定

图片说明：图为俄亥俄州立大学（The Ohio State University）的研究人员发明的一种不锈钢丝网，其表面涂有一层可将水和油分离的物质。图片来源：Photo by Jo McCulty, courtesy of The Ohio State University.

俄亥俄州立大学研发出了一种不锈钢丝网。千万不要小看这种丝网，它在未来的环保之路上会起到举足轻重的作用。

由于丝网表面涂覆有一种几乎透明的疏油物质，所以油无法透过它，反之水则可以透过丝网。

测试中，研究人员将水油混合物倒在丝网上面，水透过丝网流入下面的烧杯，油却没有透过丝网而是聚集在了丝网表面，稍微将丝网倾斜就能将油倒入另一个烧杯。

受纳米技术的启发，俄亥俄州立大学的研究人员研制出了涂覆在丝网表面的物质。同时，该研究的相关结论被撰写成了两篇论文，并发表在了Nature Scientific Reports上。这种技术具有很多潜在的应用价值，从清理石油泄漏到定位地下石油储备都可利用该技术。

来自俄亥俄州的著名学者Bharat Bhushan和俄亥俄州立大学机械工程学教授Howard D. Winbigler说道：“等这项技术成熟起来了，将来完全可以用这种丝网来处理石油泄漏事故。”

设计这种丝网的部分灵感来自于荷叶，荷叶表面崎岖不平整并具有天然的疏水性。研究人员根据这一原理研发出了类似的涂层，不同的是，该涂层还具有疏油性。Bhushan和博士后研究员Philip Brown使用掺有表面活性剂（肥皂和洗涤剂中起去污作用的物质）的聚合物制备得到了一种涂覆材料。

他们在不锈钢丝网的表面喷涂了一种二氧化硅纳米粒子的细小微粒，从而使丝网表面变得崎岖不平整，并将聚合物和表面活性剂分层堆积在表面顶部。

Brown表示，其中的二氧化硅、表面活性剂、聚合物和不锈钢都是无毒的，且造价相对便宜。他预估，一张较大的丝网造价也会低于1美元/平方英尺。

由于涂层只有几百纳米（十亿分之一米）厚，所以几乎察觉不到它的存在。因此，人们用手分别触摸涂有涂层的丝网和未涂有涂层的丝网，不会感到任何差别。不过，由于涂层的透明度只有70%，所以有涂层的丝网会显得不是那么有光泽。

研究人员选择二氧化硅作为涂层的部分原料，是因为它是玻璃的主要成分。与此同时，他们想要探索该技术在无污玻璃涂层制备方面的潜在应用价值。涂层70%的透明度使其可用于制造汽车的一些玻璃器件，如车镜。但却不适用于制造大多数窗户或智能手机的屏幕。

Bhushan说道：“我们的目标是将涂层的透明度提高到90%左右，对于制备涂层的所有原料来说，不同层次的原料组合方式会得到不一样的效果。关键是如何选择出最优的组合方式。某些组合方式会使纳米粒子具有亲油性而不是疏油性。这时，就可以将其用于探测地下储油或是处理石油泄漏事件。”

纳米材料的合理选择同样也起着至关重要的作用。在另一个项目中，助理研究员Dave Maharaj正在用纳米管进行相同测试。相比二氧化硅，二氧化钼纳米管效果更佳。纳米管的尺寸约为人头发丝的一千分之一。

Maharaj测量了纳米管表面的摩擦力，并将其压缩测试其受压能力。他表示：“纳米管的结构存在天然缺陷，高压力下这些缺陷会导致纳米管的分层剥落，从而得到一个光滑的表面，这大大减少了摩擦。”

Bhushan设想，也许是钼化合物与石油的兼容性，再加上它能减少摩擦，从而使其成为一种很好的液体润滑油添加剂。此外，对于微观和纳米装置来说，商业用油粘性太大，从而无法得到广泛使用。他认为，钼纳米管的这些特性会使其在这些领域大展身手。

其实，这项研究从十多年前就已经开始了，当时Bhushan已经开始模仿荷叶的特性构建纳米结构涂层。之后，他和他的研究团队一直致力于优化研究结果。Bhushan说道：“为了了解大自然是怎么解决这些问题的，我们研究了许多天然物质的表面结果，从树叶到蝴蝶的翅膀和鲨鱼皮。现在，我们准备超越大自然的鬼斧神工，向新的领域发起挑战，解决新的难题。”

Brown表示，大自然已经尽力了，这也体现出了大自然规律的局限性。为了分离这些像油一样的合成材料，需要引入其他的化学方法，而这一点正是自然规律无法实现的。（科学之家，译审：Y Sun）

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