仪表网10月4日讯：近年来，多孔限域固液复合膜因其丰富的界面性能，如超滑移、抗污、减阻、抗粘附、自适应等，在分离、气体捕获、软制动器、传感器、药物释放和生物电子学等领域具有广泛应用。然而，如何选择性地将功能液体限域在多级孔中，并在一片膜中实现两种相反功能(如乳化和破乳)仍是一个难题。

针对该挑战，中国科学院苏州纳米所张学同团队等利用芳纶纳米纤维和聚乙烯吡咯烷酮混合物的再质子化、非溶剂诱导相分离以及化学诱导溶胶-凝胶转变，构建了多级孔气凝胶膜(HPAM)，将水相选择性填充在气凝胶介孔结构中，梯度大孔进行有效的流体输运，形成了选择性原位液体限域气凝胶膜(SILAM)。通过调节驱动压力，SILAM可用于按需乳化与油水分离。在乳化模式下，SILAM 形成粒径大小可调、均匀、稳定的乳液。与其他乳化膜相比，SILAM 能耗低并可产生更细小的乳液。此外，通过调控 HPAM 的孔结构和 SILAM 的驱动压力，SILAM可用于筛分微米乳液和纳米乳液。在破乳模式中，SILAM 可从乳液和任意配比的油水混合物中实现高效的油水分离，并具备优异的抗污性能。SILAM 对实际船舶废水进行处理时，其油水分离系数高达 99.97%，循环性能达 30 次以上。本研究有助于促进智能膜材料的开发，可广泛应用于水处理、材料制备、食品行业、石油化工等领域。

该工作以Liquid-infused aerogel membrane with reverse functions enables on-demand emulsification and demulsification为题发表在Nature Water上，第一作者为苏州纳米所与河海大学联培生吴桐，通讯作者为苏州纳米所张学同研究员、盛智芝副研究员以及河海大学孙甲鹏副研究员。

SILAM的一膜两用：按需乳化与分离

为进一步验证按需乳化和油水分离性能，通过对同一片膜原位调节三种不同的驱动压力来探索流体跨膜输运行为： Pi、Pii 和Piii。结果发现，当正压 Pi为 45 kPa 时，预乳液会传输过膜，并形成尺寸较小的二级乳液。当对 SILAM 施加 Pii=15 kPa 时，预乳液中的部分油相可以穿过膜，形成比水相略浑浊的液体。如果施加负压 Piii=-100 kPa，则可从预乳液中分离出清澈的水相(图 5)。因此，SILAM 可实现按需乳化和破乳。在正压驱动下，SILAM 可作为乳化膜，制备出均匀稳定的乳液；在负压压力驱动下，SILAM 可转换为油水分离膜，从乳液和油水混合物中净化水质。总之， SILAM 具备宏量制备能力，功能丰富，可以满足日益增长的乳化膜和分离膜(油/水分离、微/纳米乳液分离)的需求，并有望应用于微/纳米粒子合成、微反应器、催化和生物医学等领域。（本刊有删节）