12月5日下午，化学与环境工程学周延彪博士在4103教室为我院2023级化学专业同学做了《仿生含油污水分离材料的设计与应用》的学术报告。
周老师结合自己的教学和研究方向，以“仿生含油污水分离材料的设计与应用”为主题，阐述了含油污水对生态环境造成的严重危害以及当前传统处理方法的局限性。含油污水若未经有效处理直接排放，将导致水体富营养化、土壤污染等一系列环境问题，对生态平衡构成巨大威胁，而传统处理技术往往面临分离效率低、成本高昂或易产生二次污染等困境。在此背景下，仿生含油污水分离材料的研发显得尤为迫切与重要。
自然界中的生物经过漫长的进化过程，形成了许多独特的表面结构和性能，为人类解决含油污水分离问题提供了无尽的灵感源泉。周老师详细介绍了几种典型的仿生原型及其所蕴含的科学原理。例如，荷叶表面的微观结构呈现出微米级的乳突状凸起，且表面覆盖有蜡质晶体，这种特殊的结构使得荷叶具有超疏水和自清洁的特性，水滴在荷叶表面能够形成近乎完美的球形，并在重力作用下轻松滚落，同时带走表面的灰尘和杂质。水黾腿部则具有特殊的分级纳米结构，使其表面超疏水且超亲油，能够在水面上自由行走而不被浸湿，并能高效地吸附水面上的油污。通过对这些生物现象的深入研究，发现材料的表面浸润性是决定其对油和水分离性能的关键因素。
基于仿生学原理，采用多种先进的材料合成技术，如纳米自组装、化学气相沉积、电化学沉积等，结合微纳加工工艺，成功制备出了具有特殊浸润性的仿生分离材料。这些材料在微观结构上模拟了生物表面的特征，通过精确控制材料的表面粗糙度、孔隙率以及化学成分，实现了对油和水的选择性浸润。例如，一种以金属网为基底的仿生超疏水超亲油材料，通过在金属网表面修饰纳米级的疏水颗粒，并构建出类似荷叶表面的微纳结构，使得该材料对油具有极强的亲和力，而对水则表现出排斥性。当含油污水通过这种材料时，油滴能够迅速穿透材料并被收集，而水则被阻挡在材料一侧，从而实现了高效的油水分离。
在报告中，周老师还通过大量实验数据与实际案例展示了所研发的仿生含油污水分离材料在工业废水处理、海洋油污清理以及石油化工等领域的广泛应用前景。例如，在聚四氟乙烯修饰多孔金属网能够有效地分离含油污水，分离效率高于99%，采用仿生分离材料后，含油废水的处理效率显著提高，不仅降低了处理成本，还实现了废水中油类资源的回收再利用。