Ultrafast Achievement of a Superhydrophilic/Hydrophobic Janus Foam by Femtosecond Laser Ablation for Directional Water Transport and Efficient Fog Harvesting

材料科学 超亲水性 杰纳斯 制作 飞秒 纳米技术 水运 激光器 复合材料 接触角 光学 环境工程 环境科学 水流 病理 物理 替代医学 医学
作者
Kai Yin,Shuai Yang,Xinran Dong,Dongkai Chu,Ji’an Duan,Jun He
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:10 (37): 31433-31440 被引量:111
标识
DOI:10.1021/acsami.8b11894
摘要

Water scarcity is a serious global challenge, especially in arid and desert regions. Functional devices for directional water transport and fog collection have received increasing attention. Existing methods and technologies suffer from low fog-collecting efficiencies, complicated fabrication processes, and high fabrication costs. Herein, we report a simple and low-cost method to rapidly fabricate nanoparticle-covered microstructures on one side of a copper foam surface, using one-step femtosecond laser direct writing technology, which enormously improved processing efficiency. The resulting foam exhibits superhydrophilic/hydrophobic Janus properties. The foam allows water droplets to pass from the hydrophobic side to the superhydrophilic side, but not in the opposite direction. The Janus foam can therefore be used for harvesting water in fog environments, and the maximum water-collecting efficiency is 3.7 g cm-2 h-1, which is much better than existing data. The Janus foam exhibits excellent stability during abrasion and hydraulic wash tests. This water-collecting design may provide an efficient route for overcoming future water shortages.
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