具有特殊润湿性的膜材料在自清洁，流体操纵，分离和纯化等过程中发挥重要作用。研究表明，为了满足实际应用的复杂需求，不仅需要增强膜材料的单一超润湿性，而且也需要实现膜润湿性的精确控制。pH响应智能润湿性膜在外部pH刺激下可以改变膜表面浸润性，且具有快速响应性，易于操作和广泛的适用性等特点。这种润湿性转变通常需要向体相溶液中加入高浓度的酸或碱试剂改变溶液pH来实现，这可能会导致大量的试剂消耗和化学污染。此外，这种“非黑即白”的二元润湿性限制了智能膜材料的功能多样性。

　　近日，中国石油大学（华东）张建强副教授、薛庆忠教授团队介绍了一种通过电刺激原位调节膜界面处的pH值并可实现膜表面局部区域润湿性精确控制的智能膜材料（图1）。该工作以题为“Constructing Scalable Membrane with Tunable Wettability by Electrolysis-Induced Interface pH for Oil–Water Separation”发表在《Advanced Functional Materials》上。在pH响应膜表面修饰图案化导电网络作为电解阴极，并基于电极材料和pH响应材料的协同效应，通过可控电解水来调节膜表面局部区域上OH−的产生与扩散，实现界面层pH的直接调节和膜表面润湿性的精确控制。该过程通过编程膜表面的导电网络的图案以及相关电解参数来实现。当施加15 V电压来控制界面pH，膜表面选定区域的润湿性可以在30 s内从超疏水性变为超亲水性/水下超疏油性。基于精确可控的润湿性，所制备的膜可以实现高效的按需油水分离（>

　　99%）。这种可控润湿性的智能膜材料使用过程中无需额外添加酸碱试剂，并且不产生化学污染，在智能流体相关系统中具有广阔的实际应用前景。

　　如图1所示，作者通过自组装的方法在工业纺布上修饰硫醇响应分子制备具有pH响应润湿性的膜基底, 进一步在膜表面通过3D打印导电银胶的方法修饰图案化的导电网络，并最终得到智能响应膜材料。如图2所示，作者分别通过实验和COMSOL模拟的方法来研究膜材料界面pH的产生和扩散过程。在电刺激下，膜材料表面的溶液pH值迅速升高到13以上，这足以刺激导电网络附近膜材料发生润湿性转变。通过编程控制电压，电解时间以及导电网络的图案可以精确控制膜材料表面局部和整体位置的润湿性。此外，在分离过程中，随着电解时间的增加，膜材料发生润湿性转变形成的水通道也随之增加。所以通过控制电解参数还能在一定程度上调控膜材料的渗透通量。

　　如图3所示，该膜材料可以作为油水混合物的选择性分离膜。对于不同类型油的油水混合物，膜材料均可以实现99.9%以上的分离效率。对于正己烷/水混合物，循环分离20次后效率仍在99%以上，并且分离通量均大于1000Lm-2h-1。膜材料表现出优异的可重复使用性和化学稳定性。将该智能膜材料用于碘单质的萃取分离，相比于传统方法不仅能简化操作流程，还能提高分离效率。此外，电刺激过程中产生的H+或OH−最终在滤液里中和，不产生化学污染。

　　本工作研究了界面pH的产生与扩散规律，并基于电极材料和pH响应材料的协同效应，通过电刺激实现界面层pH的直接调节和膜表面润湿性的精确控制。该方法为按需分离提供了一种更高效、可靠、环保的方法。这种pH响应表面与电解过程的耦合在响应粘附、软机器人、微流体等领域也有着广阔的应用前景。

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