作者| 中科院之聲

近年海上石油泄漏事故頻發，引發嚴重的海洋環境問題。這是被泄漏的原油污染的海面。針對這個問題，中國開發出新技術，實現安全無害化處理。

受荷葉啟發，中國研製出「出淤泥而不染」的超級薄膜

通過向大自然學習，人們發現了植物的自清潔能力，例如荷葉可以「出淤泥而不染」 ，輕微震動就可以讓水珠從葉面滑落，荷葉這種「不沾水」的現象叫做「超疏水」。

（擁有超疏水能力的荷葉）

受此啟發，科學家開始研究有特殊潤濕性的新型材料，先後研製出超疏水（吸油憎水）材料和超親水（吸水憎油）材料，用來處理海上溢油或油污廢水，目前研究的重點和難點是如何快速設計和構建這類材料，從而高效地分離油水混合物。

中科院寧波材料所「智能高分子材料團隊」致力於解決這個問題，這個團隊的研究領域是碳基複合薄膜材料及其油水分離性能，通過表面高分子改性和組裝技術，團隊獲得了期望中的「超級薄膜」---多種油水分離和水凈化材料。

超級薄膜的黑科技，希望大家看得懂

為獲得超級薄膜，科學家需要先通過抽濾製備出碳納米管（CNTs）薄膜，然後在其表面修飾疏水性聚苯乙烯，這樣就可以結合薄膜的粗糙表面獲得超疏水膜材料，從而獲得能夠快速分離油包水型乳液。

這樣還不夠，科學家還需要用疏水性聚苯乙烯和親水性聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯，分別修飾在CNTs薄膜的上下表面，使其可以選擇性地分離油包水型和水包油型乳液混合物，一面親水、一面疏水的超級薄膜便誕生了！

圖1. （A）超疏水碳基薄膜；（B）親水/疏水雙面碳基薄膜及其油水分離功能。

超級薄膜還能降解，搞定污染後深藏功與名

現有油水分離材料的主體多為不可降解或難降解的材料，特別是親油型分離材料，易被油污污染而產生難處理的廢料，對環境造成二次污染，後處理成本也較高。

（傳統薄膜處理方法往往造成二次污染）

為了讓超級薄膜不留下二次污染，研發團隊以可降解的生物基高分子材料聚乳酸無紡布為原料，將二氧化硅顆粒和聚苯乙烯微球負載到纖維表面，巧妙地構建了一種超疏水的聚乳酸無紡布複合材料，不僅可以快速吸附或分離油性溶劑，而且穩定性高，多次摩擦或拉伸變形後，分離效果依然十分穩定。

不僅可以分離污染物，超級薄膜還能殺死污染物

油污廢水中往往含有有害的有機污染物，分離後不能直接排入水體系中。為此，研發團隊將超疏水CNTs膜材料和複合催化微球（聚苯乙烯/納米金）相結合，讓超級薄膜在水中呈現超疏油狀態。

（被原油泄漏傷害的海洋生物）

因此，在高效分離油水乳液的同時，超級薄膜還可以催化分解水中有機污染物（分解效率92.6%），若負載銀納米顆粒，又可以在油水分離的同時殺死水中的細菌，這為連續性處理油污廢水和水質凈化提供了新的材料。

圖2. 聚乳酸無紡布的微觀結構及其耐摩擦和耐拉伸性能（A）、吸油性能（B）和油水分離性能（C）。

圖3. 水下超疏油的複合催化薄膜的油水分離和催化分解功能。

面對日益複雜的海洋環境污染問題，多功能膜分離材料逐漸受到人們的重視。智能高分子材料團隊在高效油水分離和水凈化等多功能膜材料方面的探索，為開發高效、環境友好型海洋油水分離材料提供了新思路。

（海洋污染治理期待新材料和新技術）

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