机械工程材料
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郭志光研究员谈仿生油水分离工程材料

“新书访谈”致力于邀请各学科的作者为读者介绍最新出版的新书以及他们所在研究领域的工作。本期,我们很荣幸地邀请到郭志光研究员来介绍由他与刘维民院士及其团队撰写的新书《仿生油水分离工程材料》,以及仿生油水分离工程材料研究过程。

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作者介绍

About the Author

郭志光, 研究员

兰州化学物理研究所

固体润滑国家重点实验室

郭志光,湖北黄冈人,中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室研究员、博士生导师,百人计划择优支持者,课题组长,国际仿生工程学会Fellow,“万人计划”领军人才,科技部中青年科技创新领军人才,国家优秀青年科学基金获得者。长期从事仿生摩擦学功能表面的设计、制备、性能及机理研究,主持承担国家自然科学基金重点项目、优秀青年科学基金项目、面上项目、青年基金项目以及中国科学院百人计划等国家级科研项目。现任中国机械工程学会摩擦学分会青年工作委员会主任委员和国际仿生工程学会青年委员会主任委员。在Chem. Soc. Rev., JACS, Adv. Mater.,Mater. Today, ACS Nano, Small, JMCA, Chem. Commun., Nanoscale, Tri. Int.和摩擦学学报等国内外刊物发表学术论文300余篇,其中第一作者和通讯作者SCI收录论文280余篇,SCI引用多次,2018,2019年高被引学者。出版中英文专著各一部,获授权中国发明专利16件。曾任RSC Adv副主编,现任Bio-designand Manufacturing副主编,并兼任Chem. Lett. Journal of Bionic Engineering, Friction, Biosurface and Biotribology,摩擦学学报等杂志编委,获2项甘肃省自然科学一等奖(分别排名第1和第2)和1项国家自然科学二等奖(排名第2)。指导的硕士、博士研究生中有30余人次获得研究生国家奖学金,1人获得中科院院长优秀奖。

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关于本书

About the Book

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《仿生油水分离工程材料》由郭志光和刘维民研究员撰写,该书以作者及团队十五年的研究积淀为基础,结合固体润滑国家重点实验特色研究方向和国际前沿的研究趋势分析来优化章节体系内容。首先,对油水混合物体系特征进行了概述,归纳了仿生油水分离材料的基本研究思路及方法;即从自然界生物获取灵感,阐述了一系列具有特殊润湿性的生物表面,为后续构筑油水分离工程材料提供灵感和思路。继而对固体浸润性的基本理论进行梳理,列举了一系列自然界可用于油水分离的超润湿材料。针对分离形式的多样性,论述了过滤型油水分离材料和吸收型油水分离材料。更进一步,讨论了在不同的外部刺激工况条件下,构筑的响应性油水分离材料。最后,对整个仿生油水分离工程材料进行了归纳总结,并且提出了未来整个领域的发展趋势。

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作者专访

Interview

Q

在您的著作《仿生油水分离工程材料》中,仿生的作用及与油水分离的关系是什么?

自然生物经过自然选择和亿万年的进化优化逐渐形成了具有优异功能的表面结构,呈现出优异的环境适应性。生物表面结构功能化的机械仿生研究是机械工程学科与材料、生命、化学等学科紧密结合形成的前沿交叉研究。围绕着自然生物表面微观结构和性能及其仿生材料的优异润湿性能,可为机械工程油水分离领域的工程难题解决提供重要的思想灵感源泉和方法技术参考。

Q

为什么选择了油水分离技术作为您团队的研究领域?

我们团队一直有一种导向,国家需要什么我们就做什么。可靠的润滑往往是机械装备设计、制造、服役的首要考虑问题和先决条件。但是润滑油在生产、存储、运输或使用过程中极易混入微量水分,引发润滑油变质,致使摩擦副表面吸附油膜所发生的摩擦化学反应发生本质改变,导致润滑失效和机器设备故障。分析润滑油中含有微量水分的危害,影响润滑油极压添加剂功效的发挥;造成腐蚀磨损;降低润滑能力。因此如何高效去除润滑油中的微量水分成为现实工业生产中亟待解决的重要问题之一。这也是我们立志做好油水分离的不竭动力。

Q

能否用最简单最易懂的一句话,谈下我国油水分离材料面临的最大难题是什么?

油水分离材料面临的最大难题是力学性能不佳、耐候性差、易污染、重复循环使用性能难以达到工业化要求。

Q

相对于以往油水分离技术方面的专著,您这本书的新颖性和重要性主要体现在哪些方面?

《仿生油水分离工程材料》这本书发展了一系列创新性的、适合工程化的表面微纳米结构改性方法,针对表面对油和水截然相反的极端润湿特性,采用选择性过滤和吸附的方式实现了高效的水油分离,研究了分离材料的表面形貌、润湿特性与分离效率和通量的影响机制,实现了从单一组分油水分离拓展到可控多元选择性的分离,这些方面内容对油/水体系按需分离和性能调控提供了重要的指导意义。