近日，硕士研究生叶世航以第一作者在期刊Composites Communications（国产SCI期刊，入围卓越期刊计划）上发表了关于超疏水和超弹性热塑性聚氨酯/多壁碳纳米管多孔复合材料油/水分离性能的研究论文。
该工作采用两步冷却的热诱导相分离法制备出了具有分级多孔结构的热塑性聚氨酯基复合材料，形貌分析表明，羧基化多壁碳纳米管(cMWNTs)可以有效地完善分级多孔结构，在TPU骨架中具有均匀的分散性和相容性。TPU/cMWNTs多孔复合材料的疏水性(151o)、饱和吸附容量 (6.9-42.3 g g-1)、机械压缩和回弹性能均较于纯TPU多孔材料有明显提高。此外，该复合材料在腐蚀环境中仍保持稳定的疏水性和吸收能力。由于其具有良好的机械弹性，可通过吸附-挤压循环使用。回收后的多孔材料重复使用40次，也能保持98.4%的高分离效率。通过不同含量的cMWNTs调控TPU多孔骨架，得到在TPU多孔骨架中加入2wt % cMWNTs时多孔结构最完整，疏水性能最好，饱和吸附量最大。
该工作还探究了泵辅助系统与TPU/cMWNTs多孔复合材料结合使用来处理大规模的石油污染。我们发现一小块复合材料（0.277g）至少可以分离10000倍自身重量的油或有机溶剂。通过这种方法，吸收能力不再局限于材料的重量和体积。
图1. 两步冷却热诱导相分离法制备TPU/cMWNTs多孔复合材料的原理图
该工作对于纳米填料调控孔结构的新认识将对相分离法制备多孔复合材料具有指导作用。该工作通讯作者为中心教师冯跃战博士和王波副教授，并得到了国家自然科学基金项目 (51603190, 51903223)；国家自然科学基金河南省联合基金（U1604253)；河南省重点技术研发项目(202102210231)的资助。
论文信息：Superhydrophobic and superelastic thermoplastic polyurethane/multiwalled carbon nanotubes porous monolith for durable oil/water separation Shihang Ye, Bo Wang*, Yutao Shi, Bingzhong Wang, Yiru Zhang, Yuezhan Feng*, Wenjuan Han, Chuntai Liu, and Changyu Shen
