创新亮点：多学科交叉的设计智慧

温州大学薛立新教授与浙江大学姜国军教授团队在《Advanced Functional Materials》上发表最新成果，成功制备出超疏水可加热吸附材料，实现对稠油的快速吸附、监测与回收。

四大创新点：

1. 纤维结构多维设计

• 突破传统圆形纤维，设计C形、Y形等多种截面形状的聚丙烯纤维；
• C形纤维的线性凹槽结构产生强毛细作用，加速油相渗透。

2. 复合涂层协同赋能

• 聚吡咯（PPy）具备优异光热转换能力；
• MXene导电性强，增强光热与焦耳热性能；
• 两者通过氢键与π-π堆叠形成稳定导电网络，实现“1+1 > 2”协同效应

3. 稳定超疏水界面

• 采用气相沉积构建Si-O-Si三维网络，水接触角始终 > 147°，宽pH范围下稳定。

4. 双模加热机制

• 光热模式：1倍太阳光下，表面温度升至101.5°C；
• 焦耳模式：10V安全电压下，温度升至71.9°C；
• 双模协同，实现全天候作业。

核心实验：从结构到性能的系统验证

为全面评估材料的综合性能，研究团队进行了一系列严谨而系统的实验，从微观结构到宏观应用，提供了令人信服的数据支撑：

1. 材料的精准制备与结构解析

• MXene的制备：采用经典的LiF/HCl溶液对MAX相前驱体进行选择性蚀刻，成功去除了铝原子层，再通过超声剥离获得单层或少层的MXene纳米片。AFM测量显示其厚度仅约1.54纳米，横向尺寸在0.5-1.5微米之间，为构建均匀涂层奠定了基础。
• 功能涂层的逐层组装：流程清晰可控：首先通过PEG浸渍增强粘结力，然后进行PPy原位聚合构建光热层，接着通过MXene涂覆构建导电层，最后利用MTMS气相沉积实现超疏水改性。每一步都通过SEM图像直观展示了纤维表面从光滑到逐渐粗糙化的过程，证明涂层成功负载且未堵塞关键孔隙。
• 结构确认：利用FTIR和XPS等光谱分析，明确检测到PPy的特征峰（1550 cm⁻¹）、MXene的Ti-O峰（570 cm⁻¹）以及MTMS的Si-O峰，从化学键层面证实了各组分成功复合。

2. 可靠的热稳定性与机械性能

• 热稳定性：热重分析表明，该复合材料在150°C以下具有出色的热稳定性，完全满足实际加热工况。在800°C的高温下，其残炭率高达94.6%，远高于原始PP基材的0.77%，证明了涂层显著提升了材料的热稳定性和阻燃潜力。
• 机械强度：涂层处理后，材料的拉伸强度从0.23 MPa显著提升至0.32 MPa，强度提升近40%。尽管断裂伸长率有所下降，但仍保持324%的良好韧性，足以应对实际应用中的拉扯与冲击。

3. 卓越的润湿性与油水分离效能

• 超疏水/超亲油：材料在水中因截留空气而呈现明显的“银镜效应”。水滴在其表面始终保持球形（接触角>147°）并极易滚落，而油类则能瞬间渗透。
• 高效分离：在重力驱动的油水分离实验中，该材料对二氯甲烷、正己烷、甲苯等多种油类均表现出极高的分离通量。其中对二氯甲烷的通量高达49,847 L·m⁻²·h⁻¹，且经过20次循环使用后，分离效率仍保持在96%以上，展现出优异的耐久性。
• 结构优势凸显：通过对比C形纤维和圆形纤维的油相渗透过程，直观发现C形纤维因其线性凹槽的毛细作用，吸油速度显著更快，直接验证了异形纤维设计的优越性。

4. 强劲的主动加热能力与实际应用表现

• 光热性能：在不同强度的光照下（0.5–2.0 kW/m²），材料表面温度能在70秒内快速升至75.7–136.8°C，响应迅速。
• 焦耳加热性能：在5–15V的低电压驱动下，表面温度可迅速升高，最高可达168.2°C，且温度与输入功率呈良好的线性关系，便于精准控温。
• 协同加热效应：将光照与低电压结合，可在更低能耗下达到目标温度，为不同天气条件下的能源使用提供了灵活策略。
• 原油吸附速率与容量：在1 kW/m²光照下，C形纤维复合材料吸附0.5mL原油仅需50秒，速度远快于圆形纤维（65秒）。其对原油的饱和吸附容量高达21.0 g/g，并且经过20次吸附-脱附循环后，容量没有明显衰减，显示出卓越的可重复使用性。
• 快速泄漏监测：集成氧传感探头后，在1倍太阳光照或8V电压下，对原油泄漏的响应时间分别仅为54秒和94秒，信噪比优异，实现了快速、灵敏的预警。
• 连续回收演示：研究团队构建了一套带式连续回收装置。在1 kW/m²光照、传送带速度4.2 m/min的优化条件下，该装置对水面浮油的连续回收速率达到了惊人的176.5 kg·m⁻²·h⁻¹，展现了从实验室走向实际应用的巨大潜力。