仿生油水分離工程材料：原理與應用

目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 油水體系概述 3
1.1.1 層狀油水混合體系 3
1.1.2 乳液分散體系 4
1.1.3 層狀油水及乳液分離評價體系 5
1.2 仿生油水分離材料的基本研究思路及方法 7
1.2.1 對自然表界面超潤濕現(xiàn)象的研究 7
1.2.2 仿生設計和制備超潤濕界面實現(xiàn)油水分離 8
1.2.3 分離材料優(yōu)化設計和性能調控 9
1.2.4 構建油水分離理論模型 9
1.3 仿生油水分離工程材料的應用現(xiàn)狀及前景 10
參考文獻 11
第2章 自然界的超潤濕現(xiàn)象 16
2.1 超疏水表面 16
2.1.1 荷葉效應及自清潔性能 16
2.1.2 槐葉萍效應及水下集氣功能 21
2.1.3 玫瑰花效應及高黏附性能 23
2.1.4 蝴蝶和結構色表面 27
2.1.5 昆蟲和減反射性能 30
2.2 親水表面 33
2.2.1 豬籠草及超滑表面 33
2.2.2 仙人掌及集水表面 37
2.2.3 蜘蛛絲 39
2.2.4 火龍果葉片 40
2.3 水下超疏油及抗污表面 41
2.3.1 魚鱗 41
2.3.2 鯊魚皮 42
2.3.3 蝸牛殼 43
2.3.4 蛤殼 43
2.3.5 珍珠層 44
2.3.6 蝦殼 45
2.4 超雙疏表面 47
2.4.1 葉蟬和枯草芽孢桿菌生物膜 47
2.4.2 彈尾蟲 48
2.5 多重潤濕性 49
2.5.1 沙漠甲蟲——親疏水相間結構用于集水 49
2.5.2 人面竹——雙重潤濕性 50
2.5.3 水稻葉——各向異性潤濕性 52
2.5.4 苧麻葉——不對稱潤濕性 53
2.5.5 含羞草及其他——響應性潤濕性 55
參考文獻 58
第3章 固體浸潤性的基本理論 70
3.1 表面潤濕基本理論 70
3.1.1 表面張力 70
3.1.2 接觸角與楊氏方程 71
3.1.3 Wenzel狀態(tài) 73
3.1.4 Cassie狀態(tài)模型和復合模型 75
3.1.5 改進后的模型 76
3.1.6 Wenzel和CB狀態(tài)的通用模型 79
3.1.7 接觸角滯后 81
3.1.8 Wenzel到CB和CB到Wenzel兩種狀態(tài)的轉變 83
3.2 仿生油水分離基本理論 86
3.2.1 基本概念 86
3.2.2 幾何模型分析 87
3.2.3 毛細力學 95
參考文獻 101
第4章 自然界超潤濕表面用于油水分離 110
4.1 沙子 111
4.2 木材 118
4.3 棉花類 123
4.4 堅果類 130
4.5 貝類 134
4.6 巖土類（硅藻土和火山巖）140
4.7 羥基磷灰石 148
4.8 山藥 157
4.9 雞蛋殼 161
參考文獻 164
第5章 過濾型油水分離 194
5.1 過濾型油水分離機理探究 194
5.1.1 輕油/水混合體系 194
5.1.2 重油/水混合體系 195
5.1.3 油包水乳液體系 195
5.1.4 水包油乳液體系 196
5.1.5 按需分離體系 196
5.2 過濾型油水分離膜 197
5.2.1 聚合物過濾膜 197
5.2.2 金屬網(wǎng)狀膜 208
5.2.3 陶瓷膜 210
5.2.4 基于碳納米管的復合膜 211
5.3 過濾型油水分離材料 214
5.3.1 聚合物基分離膜 214
5.3.2 金屬基過濾網(wǎng) 220
5.3.3 陶瓷基分離材料 238
5.3.4 油水分離織物 240
5.3.5 油水分離纖維紙片 258
參考文獻 266
第6章 吸收型油水分離 287
6.1 吸附型顆粒材料 290
6.2 聚合物海綿及泡沫 296
6.3 吸收型紙與織物 314
6.4 其他材料 323
參考文獻 328
第7章 響應性油水分離 358
7.1 pH響應性油水分離 358
7.1.1 pH對材料表面化學性質的影響 359
7.1.2 pH對材料表面微納結構的影響 367
7.2 極性/非極性響應性按需油水分離 372
7.3 電響應性油水分離 378
7.4 力學響應性油水分離 382
7.5 磁性響應性油水分離 385
7.6 熱響應性油水分離 392
7.7 光響應性油水分離 395
7.8 溶劑響應性油水分離 400
7.9 離子響應性油水分離 402
7.10 其他響應性油水分離 403
7.11 雙響應和多響應表面 405
參考文獻 408
第8章 結論與展望 424