近年来，水体溢油污染频发，高黏度原油的处理仍面临挑战。近日，长安大学杨利伟教授、赵传靓老师指导的“守护蔚蓝”学生创新团队通过仿生结构设计，成功开发出聚氨酯基光热响应型海绵（PTPU海绵），能够为复杂油污治理提供高效、可持续解决方案。
PTPU海绵实物图。
该研究团队从荷叶超疏水表面获得灵感，通过三维骨架重构与分层修饰策略，赋予海绵独特的梯度界面性能。其基材选用商用聚氨酯海绵作为支撑骨架，表层采用多巴胺自聚合形成纳米级粗糙结构，为后续功能化改性奠定了基础。他们取得的关键突破在于：将二维硫化钼（MoS?）光热层的引入——这种纳米片状材料将光热转换效率显著提升，1标准太阳光照下使原油黏度较无光条件下降低3倍以上，吸附速率达96 mg·s-1·cm-2，较传统材料提升40%。最外层硅烷化反应形成的超疏水界面（水接触角168°，滚动角8°），确保了油水快速分离。
PTPU海绵与其他吸油材料对比。图片均由论文作者提供
动态响应能力是该技术的另一亮点。光照条件下，海绵通过光热-毛细耦合效应实现高效吸附，同时PDA网络维持结构稳定性（50次压缩后容量保持＞90%），MoS?催化层加速乳液破乳。极端环境测试显示，PTPU海绵在pH 2—12、120℃高温及高盐溶液中浸泡30天后，性能衰减不足5%；经多次海水冲刷，涂层仍无脱落，吸油容量保持率＞85%。
在工业级测试中，单次吸附量达36.46—85.52 g/g（按油品密度计算），清理效率超传统技术40%。配套开发的蠕动泵连续分离系统能耗仅0.01元/kg油，适配水体溢油应急与工业循环水处理等场景。
以上相关研究内容发表在《应用催化B：环境与能源》2025年第370卷上和已申请2项国家发明专利。
据了解，这项成果得益于长安大学建工学院研究团队的通力协作，结合实验验证与仿真模拟，攻克了材料稳定性、光热响应性与规模化生产的难题。目前该团队现有教授1名、2名副教授和3名讲师，主编及参编标准30余项，授权专利10余项，获各类科技奖6项，省勘察设计一、二等奖5项，主持国家级及省部级课题20余项，科技成果转化和工程应用项目4项。
论文相关信息：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125193
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