溢油事故严重影响海洋生态系统和公众健康。为了保护生态环境，开发一种高效、环保的溢油回收方法迫在眉睫。从大自然中汲取灵感，构建分层结构是提高溢油吸附性能的有效途径。槐叶萍的垂直绒毛结构使其具有亲油性，并且能够在水下保持空气层。受到其结构的启发，构建排列整齐、低韧度和疏水的分层碳纤维阵列结构有望显著提高吸油率。此外，通过静电植绒技术制备的纺织品吸收器，利用光热效应和电热效应，可以有效降低重油黏度，实现对重油的快速吸附。

用于重油净化的太阳能加热和焦耳热HC-CEFF吸收器示意图

近期，东华大学研究团队构建了一种带有排列整齐的疏水碳纤维的碳化静电植绒织物（HC-CEFF），可用于快速清理重油泄漏。垂直排列的高密度碳纤维具有粗糙的疏水表面和较低的曲折度，有助于减少油扩散阻力，并在强大毛细力的基础上促进重油的快速吸附。碳化棉织物和垂直排列的碳纤维因其出色的导热性和导电性，可实现卓越的光热转换和焦耳热性能。

通过静电场的作用，碳纤维在碳化的棉织物基布上垂直排列。碳化棉织物保持了原始棉织物的质地，纤维之间存在许多纳米级间隙，可以保证液体顺利穿透。碳化棉织物和碳纤维之间形成了许多开放的且排列整齐的孔隙，两根碳纤维之间的间距约为12.43μm。HC-CEFF吸收器的低取向度增强了毛细管效应，降低了流动阻力，提升了快速吸油能力。

HC-CEFF吸收器的形貌表征和化学结构表征

研究人员探究了HC-CEFF吸收器的疏水性和亲油性，结果表明，碳纤维植绒长度对5种不同油类和有机液体具有选择性吸附效果，与其他样品相比，HC-CEFF@C3（碳纤维植绒长度为3 mm）对所有有机溶剂的吸收率最高。综合考虑制造难度、成本和吸收能力，选择长度为3 mm的碳纤维制造HC-CEFF吸收器。

HC-CEFF的润湿性和吸油能力

研究结果还表明，HC-CEFF具有良好的光热性能和电热性能，在250~2500 nm之间HC-CEFF@C3具有95%的宽带太阳吸收率，当太阳光强度为0.5、1、1.5、2.0 kW/m2时，HC-CEFF的表面温度在120 s内分别达到58.7、91.0、119.0和126.6 ℃。在4、5、6和7 V电压下，HC-CEFF@C3的温度逐渐升高并保持稳定，最高值分别为59.8、98.0、113.2和136.5 ℃。

HC-CEFF的光热和电热性能

将HC-CEFF用于重油吸附时，在1 kW/m2的太阳光照和5V的电压下，经光热和电热转换效应的共同作用，其在1 min后可收集15.44 g重油（收集速率为2647 kg/（h·m2）。

HC-CEFF吸收器对重油的回收

综上所述，受槐叶萍绒毛结构的启发，利用可扩展的静电植绒技术制备了一种热辅助HC-CEFF吸收器，用于快速高效吸收重油。HC-CEFF吸收器的高吸光性和电阻率保证了卓越的光热和电热效应，可有效降低重油黏度。具有开放式排列结构的太阳能加热和焦耳热纺织吸收器在提升重油回收的高效性和实用性方面具有较大的应用前景。

相关研究以“Bioinspired Design of Textile-Based Absorbers: Photothermal and Electrothermal Synergistic Conversion for Efficient Clean-Up of Heavy Oil”为题发表在Advanced Fiber Materials上。

（来源：Advanced Fiber Materials）