厦大侯旭教授团队《Adv. Mater.》：基于液体门控技术的新型磁弹性膜实现自驱动气/液释放调控

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液体门控膜作为一种合理设计的液基自适应材料，与传统膜材料相比具有抗污染和节能的优势，为智能材料发展创造了崭新的机会，在能源、生物医学、环境治理、航空航天等领域具有广泛而深远的应用前景。2020年，世界权威化学组织国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）将“液体门控技术”评为该年度全球“化学领域十大新兴技术”之一。近年来，基于液体门控技术开发的智能膜系统吸引了越来越多的关注，各种环境驱动的系统已经被构建，但自驱动的液体门控系统尚未实现，这对于实际应用中的小型化和便携式器件集成具有重要意义。

近期，厦门大学侯旭教授团队基于液体门控技术开发了一种新型的自驱动磁弹性液体门控膜系统，在外加磁场作用下发生弯月形的形变，实现了气体输运的可控开/关，并能够有效降低液体输送的门控压力阈值。利用磁场作为机械力，能够在无需额外环境压力驱动设备的条件下，对气体和液体的释放进行自驱动调节。

研究团队从理论和实验上讨论了磁弹性膜的弹性形变、系统界面设计和抗污行为以及气液输运的稳定性，为实现气体和液体释放的主动调控提供了一种通用、简便的方法。此外，结合快速、远程无接触操作的方式，该研究将在可视化气/液混合物含量监测、节能多相分离、远程药物控释等应用领域大有裨益。

 图1 液体门控磁弹性膜的制备及自驱动气/液释放示意图

 图2 磁弹性膜的磁性能、应力-应变行为、磁响应形变性、浸润性和液体门控磁弹性膜系统的稳定性

 图3 液体门控磁弹性膜系统的门控行为、循环稳定性、气/液分离和防污行为

 图4 液体门控磁弹性膜系统气/液释放调控及气/液混合物含量监测的应用展示

视频1 基于液体门控磁弹性膜系统的可视化气/液混合物含量监测

以上研究成果近期以“Liquid Gating Meniscus-Shaped Deformable Magnetoelastic Membranes with Self-Driven Regulation of Gas/Liquid Release”为题发表于《先进材料》（Advanced Materials，DOI: 10.1002/adma.202107327）。厦门大学博士生刘静、硕士生徐雪、雷奕为该工作共同第一作者，厦门大学侯旭教授为通讯作者。研究工作得到国家重点研发计划（2018YFA0209500），国家自然科学基金（52025132、21975209、21621091）等资助和支持。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202107327

通讯作者简介：侯旭教授，国家杰出青年基金获得者、国家重点研发计划纳米科技重点专项项目负责人、闽江科学传播学者（首批）等。从事仿生液体门控技术与仿生纳流离子学等研究十余年，出版了两本国际学术著作，并以第一或通讯作者在高水平学术期刊如Nature, Science, Nature Reviews Materials, 国家科学评论, 基础研究, Nature Communications， Science Advances, Advanced Materials等上发表论文60余篇。曾获第二届“全国创新争先奖”、国际水协会-首创“水星奖”科学创新类-金奖、中国胶体与界面化学优秀青年学者奖、中国化学会青年化学奖等，入选IUPAC全球青年化学家元素周期表元素代言人，并受邀参加了央视CCTV《人物-故事》及《百家讲坛》栏目。现任《Chinese Chemical Letters》副主编、《Advanced Fiber Materials》、《应用化学》和《物理化学学报》青年编委、Cell 旗下《Cell Reports Physical Science》顾问委员会委员、中国化学会仿生材料化学委员会委员、国际仿生工程学会青年委员会委员等。

课题组目前开展的研究工作包括：胶体与界面化学，仿生/智能多尺度孔道系统，膜科学与技术，微流体，纳流离子学，界面科学，物理化学，电化学和用于节能和生物医学应用的微纳制造。团队常年招收优秀教师、本科生、研究生和博士后，联系方式：[e-mail]。

课题组主页：http://xuhougroup.xmu.edu.cn/。

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