CN112774256B - 空气中具有异质结构的Janus铜网的制备方法及其应用 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids

Abstract

本发明公开了一种具有异质结构的Janus铜网的制备方法及其应用，空气中具有异质结构的Janus铜网是指铜网基体（1）的上方是超亲水超疏油膜层（2），铜网基体（1）的下方是超疏水超亲油膜层（3）。本发明具有异质结构的Janus铜网经化学刻蚀、浸渍与喷涂的组合工艺制得。制得的具有异质结构的Janus铜网进行油水分离时，可以通过将Janus铜网简单的翻转放置，分别实现空气中水滴和油滴的单向导通，在集水、防污、生产和环保等领域具有广泛应用前景。

Description

空气中具有异质结构的Janus铜网的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于功能材料及流体控制技术领域，更特别地说，是指一种空气中一侧为超亲水－超疏油膜层、另一侧为超疏水－超亲油膜层的Janus铜网的制备方法及其应用。
背景技术
含油工业废水和生活污水的不断排放及海上溢油事故的频繁发生形成了大量的油水混合物，造成了严重的资源浪费、生态环境污染和经济损失，发展油水分离技术具有重要的实际意义和应用价值。
油水混合物的高效分离和回收再利用对于改善油污染、减少水油资源浪费和实现可持续发展具有重要的实际意义。现有研究中，主要应用重力分离法、气浮法、絮凝法、电化学法、生物化学分离法、膜分离法等技术进行油水分离，但是其中的不足在于分离条件苛刻、能耗大、成本高、需要辅助药剂和分离效率低等。因此，研究油水分离用的高性能材料的制造方法，对于功能材料制造技术相关领域也具有重要的理论意义和科学价值。
发明内容
为了减少水油资源浪费，同时弥补现有分离输运技术的不足，本发明提供了一种空气中具有异质结构的Janus铜网的制备方法及其应用，实现空气中水滴和油滴的单向导通。
本发明的一种空气中具有异质结构的Janus铜网是指铜网基体（1）的上方是超亲水超疏油膜层（2），铜网基体（1）的下方是超疏水超亲油膜层（3）。
本发明的一种空气中具有异质结构的Janus铜网的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一，对铜网进行预处理；
步骤11，将孔径为92～800 μm的铜网浸入无水乙醇中，超声清洗10min，然后用去离子水洗净，得到洁净铜网；
步骤12，将洁净铜网浸入质量百分比浓度10%～25%的盐酸溶液中，超声清洗10min，取出，用去离子水洗净，自然晾干，得到预处理铜网；
步骤二，采用化学刻蚀方法制备表面具有微纳米多尺度结构的铜网；
步骤21，将化学刻蚀处理液加入到电化学工作池中；
步骤22，将预处理后铜网完全浸入化学刻蚀处理液中，在温度20～40℃下反应8min后取出，用去离子水洗净，得到刻蚀的铜网；
步骤23，将刻蚀的铜网置于温度20～40℃的干燥箱中处理3～8 min，取出，得到表面具有微纳米多尺度结构的铜网基体（1）。
步骤三，浸渍制备超疏水超亲油膜层；
步骤31，将铜网基体（1）安装在吊装器件（20）上；
步骤32，将超疏水超亲油改性粘稠液加入工作池（10）中；
步骤33，调节吊装器件（20）使铜网基体（1）的向下面板浸入超疏水超亲油改性液中，浸入深度为铜网基体（1）厚度的一半；反应温度为50～80℃，反应时间为3～8 min，取出，自然凉干，得到单侧结构Janus铜网。
步骤四，喷涂制备超亲水超疏油膜层；
步骤41，移动喷涂设备的喷头（30）移动至铜网基体（1）的上方；
步骤42，将超亲水超疏油改性液加入至喷涂设备的储液罐中；
步骤43，调节喷头（30）与铜网基体（1）上方的距离，距离为5～30 cm，通过调节喷涂设备的蠕动泵转速10～50 r/min、超亲水超疏油改性液的流量为1～5 ml/min，制得在铜网基体（1）的上方存在有超亲水超疏油膜层（2）。
当空气中具有异质结构的Janus铜网应用于不同种类的水油混合物的分离时，分离效率均超过99.99%。
本发明具有异质结构的Janus铜网的优点在于：
1、制备空气中具有异质结构的Janus铜网的方法简单，原料易得，适用性强。
2、通过简单的喷涂工艺，实现了空气中超疏油－超亲水膜层的制备。
3、经本发明方法制得的具有异质结构的Janus铜网，可以通过将Janus铜网简单的翻转放置，分别实现空气中水滴或油滴的单向导通，在集水、防污、生产和环保等领域具有广泛应用前景。
附图说明
图1是经本发明方法制得的具有异质结构的Janus铜网的结构图。
图1A是经本发明方法制得的具有异质结构的Janus铜网的分解图。
图2是本发明方法中步骤三的加工方式示意图。
图3是本发明方法中步骤四的加工方式示意图。
图4是本发明空气中具有异质结构的Janus铜网的制备方法的流程图。
图5是本发明中制备的空气中具有异质结构的Janus铜网用于空气中水滴的单向导通的原理示意图；图5（a）为水滴与Janus铜网的超亲水－超疏油侧接触，图5（b）为水滴与Janus铜网的超疏水－超亲油侧接触。
图6是本发明中制备的空气中具有异质结构的Janus铜网用于空气中油滴的单向导通的原理示意图；图6（a）为油滴与Janus铜网的超疏水－超亲油侧接触，图6（b）为油滴与Janus铜网的超亲水－超疏油侧接触。
图7是本发明实施例1制备得到的空气中具有异质结构的Janus铜网的扫描电镜照片；图7（a）为超疏水超亲油侧的扫描电镜照片，图7（b）为超亲水超疏油侧的扫描电镜照片。
图8是本发明实施例1空气中具有异质结构的Janus铜网的应用示意图；
图9是本发明实施例1将具有异质结构的Janus铜网用于水的单向导通示意图；图9（a）为Janus铜网的超疏水－超亲油侧朝上，图9（b）为Janus铜网的超亲水-超疏油侧朝上。
图10是本发明实施例1将具有异质结构的Janus铜网用于油的单向导通示意图；图10（a）为Janus铜网超亲水－超疏油侧朝上，图10（b）为Janus铜网的超疏水－超亲油侧朝上。
图11是本发明实施例1制备的空气中具有异质结构的Janus铜网应用于分离不同水油混合物的分离效率条形图。
1.铜网基体 2.超亲水超疏油膜层 3.超疏水超亲油膜层
10.工作池 20.吊装器件 30.喷头
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
对固体表面的浸润性调控可以实现材料表面的多功能集成，本发明提供了一种空气中具有异质结构的Janus铜网。通过翻转本发明具有异质结构的Janus铜网，能够分别实现水滴和油滴的单向导通。
参见图1、图1A所示，在本发明中，具有异质结构的Janus铜网是指铜网基体1的上方是超亲水超疏油膜层2，铜网基体1的下方是超疏水超亲油膜层3。
配制化学刻蚀处理液
在本发明中，将摩尔浓度为4.5～5.5 M的氢氧化钠溶液与摩尔浓度为0.0125～0.0175 M过硫酸铵溶液按照体积比为1:0.8～1.2的比例混合，搅拌均匀得到化学刻蚀处理液。
配制超疏水超亲油改性粘稠液
（AA），按10:1～3配比将PDMS（聚二甲基硅氧烷）前驱体和交联剂（SYLGUARD-184B）混合并搅拌均匀，得到PDMS混合物；
PDMS前驱体是美国道康宁公司生产的SYLGUARD-184A主剂。
交联剂是美国道康宁公司生产的SYLGUARD-184B硬化剂。
（AB），将PDMS混合物置于真空干燥器中抽真空消除气泡；抽真空度为0.05 MPa～0.1 MPa，抽时间0.5 h～3 h；
（AC），将消除气泡的PDMS混合物置于塑料培养皿中，放入温度为50℃～80℃的烘箱中3～8 min，取出，冷却至室温（20℃～30℃），得到超疏水超亲油改性粘稠液。
在本发明中，制得的超疏水超亲油改性粘稠液是置于图2所示的工作池10中的。
配制超亲水超疏油改性液
（BA），将0.01～0.5 g的全氟辛酸和0.001～0.05 g的氢氧化钠按照质量比10:1的比例加入无水乙醇溶液中，利用磁力搅拌器搅拌，反应完全后得到全氟辛酸钠的乙醇溶液；
（BB），在全氟辛酸钠的质量百分比浓度为99%乙醇溶液中加入0.1～1.5 g的二氧化硅微球和0.1～1.5 g的二氧化钛继续搅拌5～50 min后，制得超亲水超疏油改性液。
在本发明中，超亲水超疏油改性液置于喷涂设备的储液罐中，并经喷头30喷射至铜网基体1的表面上，如图3所示。
参见图2、图3、图4所示，一种空气中具有异质结构的Janus铜网的制备方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤一，对铜网进行预处理；
步骤11，将孔径为92～800 μm的铜网浸入无水乙醇中，超声清洗10min，然后用去离子水洗净，得到洁净铜网；
步骤12，将洁净铜网浸入质量百分比浓度10%～25%的盐酸溶液中，超声清洗10min，取出，用去离子水洗净，自然晾干，得到预处理铜网；
步骤二，采用化学刻蚀方法制备表面具有微纳米多尺度结构的铜网；
步骤21，将化学刻蚀处理液加入到电化学工作池中；
步骤22，将预处理后铜网完全浸入化学刻蚀处理液中，在温度20～40℃下反应8min后取出，用去离子水洗净，得到刻蚀的铜网；
步骤23，将刻蚀的铜网置于温度20～40℃的干燥箱中处理3～8 min，取出，得到表面具有微纳米多尺度结构的铜网基体1。
步骤三，浸渍制备超疏水超亲油膜层；
步骤31，将铜网基体1安装在吊装器件20上；
步骤32，将超疏水超亲油改性粘稠液加入工作池10中；
步骤33，调节吊装器件20使铜网基体1的向下面板浸入超疏水超亲油改性液中，浸入深度为铜网基体1厚度的一半；反应温度为50～80℃，反应时间为3～8 min，取出，自然凉干，得到在铜网基体1的下方存在有超疏水超亲油膜层3；所述的在铜网基体1的下方存在有超疏水超亲油膜层3简称为单侧结构Janus铜网。
步骤四，喷涂制备超亲水超疏油膜层；
步骤41，移动喷涂设备的喷头30移动至铜网基体1的上方；
步骤42，将超亲水超疏油改性液加入至喷涂设备的储液罐中；
步骤43，调节喷头30与铜网基体1上方的距离，距离为5～30 cm，通过调节喷涂设备的蠕动泵转速10～50 r/min、超亲水超疏油改性液的流量为1～5 ml/min，制得在铜网基体1的上方存在有超亲水超疏油膜层2。
经步骤一至步骤四制得的就是，在铜网基体1的上方是超亲水超疏油膜层2，铜网基体1的下方是超疏水超亲油膜层3的异质结构的Janus铜网，如图1、图1A所示。
经本发明的方法制备得到的空气中异质结构的Janus铜网在空气中进行水油分离时，若水油混合物与超疏水超亲油膜层3接触，如图5所示的原理，实现水滴单向导通到超亲水超疏油膜层2；若水油混合物与超亲水超疏油膜层2接触，如图6所示的原理，实现油滴单向导通到超疏水超亲油膜层3。
实施例1
应用于水油分离的空气中具有异质结构的Janus铜网的制备方法，具体为：
步骤一，对铜网进行预处理；
步骤11，将孔径为92 μm的铜网浸入无水乙醇中，超声清洗10min，用去离子水洗净；
步骤12，将铜网浸入1M盐酸溶液中，超声清洗10min，用去离子水洗净，并晾干备用；
步骤二，采用化学刻蚀方法制备表面具有微纳米多尺度结构的铜网；
步骤21，将4.5M的氢氧化钠溶液与0.0125M的过硫酸铵溶液按照体积比为1:1.2的比例混合，搅拌均匀得到化学刻蚀处理液；将化学刻蚀处理液加入到电化学工作池中；
步骤23，将预处理的铜网浸入混合溶液中，常温下反应8min后取出，用去离子水洗净，晾干，得到表面具有微纳米多尺度结构的铜网。
步骤三，浸渍制备超疏水超亲油膜层；
步骤31，制备预聚合状态的PDMS混合物；
步骤31，将铜网基体1安装在吊装器件20上；
步骤32，将超疏水超亲油改性粘稠液加入工作池10中；
步骤33，调节吊装器件20使铜网基体1的向下面板浸入超疏水超亲油改性液中，浸入深度为铜网基体1厚度的一半；反应温度为50℃，反应时间为8 min，取出，自然凉干，得到在铜网基体1的下方存在有超疏水超亲油膜层2；所述的在铜网基体1的下方存在有超疏水超亲油膜层3简称为单侧结构Janus铜网。
配制超疏水超亲油改性粘稠液
（AA），按10:1配比将PDMS（聚二甲基硅氧烷）前驱体和交联剂（SYLGUARD-184B）混合并搅拌均匀，得到PDMS混合物；
PDMS前驱体是美国道康宁公司生产的SYLGUARD-184A主剂。
交联剂是美国道康宁公司生产的SYLGUARD-184B硬化剂。
（AB），将PDMS混合物置于真空干燥器中抽真空消除气泡；抽真空度为0.05 MPa，抽时间1 h；
（AC），将消除气泡的PDMS混合物置于塑料培养皿中，放入温度为50℃的烘箱中8min，取出，冷却至室温（25℃），得到超疏水超亲油改性粘稠液。
在本发明中，制得的超疏水超亲油改性粘稠液是置于图2所示的工作池10中的。
步骤四，喷涂制备超亲水超疏油膜层；
步骤41，移动喷涂设备的喷头30移动至铜网基体1的上方；
步骤42，将超亲水超疏油改性液加入至喷涂设备的储液罐中；
步骤43，调节喷头30与铜网基体1上方的距离，距离为10 cm，通过调节喷涂设备的蠕动泵转速30 r/min、超亲水超疏油改性液的流量为2 ml/min，制得在铜网基体1的上方存在有超亲水超疏油膜层2。
配制超亲水超疏油改性液
（BA），将0.01 g的全氟辛酸和0.001 g的氢氧化钠按照质量比10:1的比例加入无水乙醇溶液中，利用磁力搅拌器搅拌，反应完全后得到全氟辛酸钠的乙醇溶液；
（BB），在全氟辛酸钠的质量百分比浓度为99%乙醇溶液中加入0.1 g的二氧化硅微球和0.1 g的二氧化钛继续搅拌5 min后，制得超亲水超疏油改性液。
在本发明中，超亲水超疏油改性液置于喷涂设备的储液罐中，并经喷头30喷射至铜网基体1的表面上，如图3所示。
该实施例中制备得到的Janus铜网的表面结构如图7所示，图7（a）中超疏水超亲油侧的表面具有“松针”状致密的氢氧化铜纳米线，纳米线长度约为6～25 μm，直径约为250～500 nm，图7（b）中超亲水超疏油侧表面覆有块状的PDMS。
制备得到的空气中超亲水-超疏油/超疏水-超亲油的Janus铜网的应用方法，具体为：
清水的穿透验证
经实施例1方法制得的具有异质结构的Janus铜网，其应用方式如图8所示，将制备的铜网放置在两个间隔5 cm左右的尺寸大小一样的铁块上方，通过调整具有异质结构的Janus铜网超亲水－超疏油朝上或者朝下放置来分别进行空气中水滴和油滴的单向导通。
当滴加的液体仅为水时，将具有异质结构的Janus铜网超疏水－超亲油侧朝上，与具有异质结构的Janus铜网超亲油－超疏水侧铜网接触的水滴会在拉普拉斯压FAP和重力FG的推动下，穿透铜网，实现水滴的单向导通，具体导通过程如图5、图9（a）所示；若将具有异质结构的Janus铜网的超亲水－超疏油侧朝上，则如图9（b）所示，水滴聚集在超亲水－超疏油侧，水滴无法穿过铜网导通到另一侧的超疏水－超亲油侧。
食用油的穿透验证
当滴加的液体仅为食用油时，将具有异质结构的Janus铜网超亲水－超疏油侧朝上，如图6、图10（a）所示，与具有异质结构的Janus铜网超亲水超疏油侧铜网接触的油滴会在拉普拉斯压FAP和重力FG的推动下，穿透铜网，实现油滴的单向导通。若将具有异质结构的Janus铜网的超疏水-超亲油侧朝上，如图10（b）所示，油滴将聚集在超疏水－超亲油侧，无法穿过铜网。
将实施例1中制备得到的空气中具有异质结构的Janus铜网应用于分离不同的水油混合物时，由图11所示的分离效率可以看出，该具有异质结构的Janus铜网对水油混合物的分离效率均超过99.99%，几乎达到完全水油分离的效果。
实施例2
应用于水油分离的空气中具有异质结构的Janus铜网的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，对铜网进行预处理；
步骤11，将孔径为800 μm的铜网浸入乙醇中，超声清洗10min，用去离子水洗净；
步骤12，将铜网浸入1M盐酸溶液中，超声清洗10min，用去离子水洗净，并晾干备用；
步骤二，采用化学刻蚀方法制备表面具有微纳米多尺度结构的铜网；
步骤21，将5.5M的氢氧化钠溶液与0.0175M的过硫酸铵溶液按照体积比为1:0.8的比例混合，搅拌均匀得到化学刻蚀处理液；将化学刻蚀处理液加入到电化学工作池中；
步骤22，将预处理的铜网浸入混合溶液中，反应8min后取出，用去离子水洗净，晾干，得到表面具有微纳米多尺度结构的铜网。
步骤三，浸渍制备超疏水超亲油膜层；
步骤31，制备预聚合状态的PDMS混合物；
步骤31，将铜网基体1安装在吊装器件20上；
步骤32，将超疏水超亲油改性粘稠液加入工作池10中；
步骤33，调节吊装器件20使铜网基体1的向下面板浸入超疏水超亲油改性液中，浸入深度为铜网基体1厚度的一半；反应温度为80℃，反应时间为3 min，取出，自然凉干，得到在铜网基体1的下方存在有超疏水超亲油膜层3；所述的在铜网基体1的下方存在有超疏水超亲油膜层3简称为单侧结构Janus铜网。
配制超疏水超亲油改性粘稠液
（AA），按10:1.5配比将PDMS（聚二甲基硅氧烷）前驱体和交联剂（SYLGUARD-184B）混合并搅拌均匀，得到PDMS混合物；
PDMS前驱体是美国道康宁公司生产的SYLGUARD-184A主剂。
交联剂是美国道康宁公司生产的SYLGUARD-184B硬化剂。
（AB），将PDMS混合物置于真空干燥器中抽真空消除气泡；抽真空度为0.1 MPa，抽时间0.5 h；
（AC），将消除气泡的PDMS混合物置于塑料培养皿中，放入温度为80℃的烘箱中5min，取出，冷却至室温（25℃），得到超疏水超亲油改性粘稠液。
在本发明中，制得的超疏水超亲油改性粘稠液是置于图2所示的工作池10中的。
步骤四，喷涂制备超亲水超疏油膜层；
步骤41，移动喷涂设备的喷头30移动至铜网基体1的上方；
步骤42，将超亲水超疏油改性液加入至喷涂设备的储液罐中；
步骤43，调节喷头30与铜网基体1上方的距离，距离为10 cm，通过调节喷涂设备的蠕动泵转速30 r/min、超亲水超疏油改性液的流量为2 ml/min，制得在铜网基体1的上方存在有超亲水超疏油膜层2。
配制超亲水超疏油改性液
（BA），将0.5 g的全氟辛酸和0.05 g的氢氧化钠按照质量比10:1的比例加入无水乙醇溶液中，利用磁力搅拌器搅拌，反应完全后得到全氟辛酸钠的乙醇溶液；
（BB），在全氟辛酸钠的质量百分比浓度为99%乙醇溶液中加入1.5 g的二氧化硅微球和1.5 g的二氧化钛继续搅拌50 min后，制得超亲水超疏油改性液。
在本发明中，超亲水超疏油改性液置于喷涂设备的储液罐中，并经喷头30喷射至铜网基体1的表面上，如图3所示。
将制备得到的空气中具有异质结构的Janus铜网用于水油分离时，分离效率能够达到99.99%以上，达到水油高效分离的目的。

Claims (3)

1.一种制备空气中具有异质结构的Janus铜网的方法，其特征在于包括有下列步骤：
步骤一，对铜网进行预处理；
步骤11，将孔径为92～800 μm的铜网浸入无水乙醇中，超声清洗10min，然后用去离子水洗净，得到洁净铜网；
步骤12，将洁净铜网浸入质量百分比浓度10%～25%的盐酸溶液中，超声清洗10min，取出，用去离子水洗净，自然晾干，得到预处理铜网；
步骤二，采用化学刻蚀方法制备表面具有微纳米多尺度结构的铜网；
将摩尔浓度为4.5～5.5 M的氢氧化钠溶液与摩尔浓度为0.0125～0.0175 M过硫酸铵溶液按照体积比为1:0.8～1.2的比例混合，搅拌均匀得到化学刻蚀处理液；
步骤21，将化学刻蚀处理液加入到电化学工作池中；
步骤22，将预处理后铜网完全浸入化学刻蚀处理液中，在温度20～40℃下反应8min后取出，用去离子水洗净，得到刻蚀的铜网；
步骤23，将刻蚀的铜网置于温度20～40℃的干燥箱中处理3～8 min，取出，得到表面具有微纳米多尺度结构的铜网基体（1）；
步骤三，浸渍制备超疏水超亲油膜层；
步骤31，将铜网基体（1）安装在吊装器件（20）上；
步骤32，将超疏水超亲油改性粘稠液加入工作池（10）中；
步骤33，调节吊装器件（20）使铜网基体（1）的向下面板浸入超疏水超亲油改性液中，浸入深度为铜网基体（1）厚度的一半；反应温度为50～80℃，反应时间为3～8 min，取出，自然凉干，得到单侧结构Janus铜网；
配制超疏水超亲油改性粘稠液
（AA），按10:1～3配比将PDMS前驱体和交联剂混合并搅拌均匀，得到PDMS混合物；
PDMS前驱体是美国道康宁公司生产的SYLGUARD-184A主剂；
交联剂是美国道康宁公司生产的SYLGUARD-184B硬化剂；
（AB），将PDMS混合物置于真空干燥器中抽真空消除气泡；抽真空度为0.05 MPa～0.1MPa，抽时间0.5 h～3 h；
（AC），将消除气泡的PDMS混合物置于塑料培养皿中，放入温度为50℃～80℃的烘箱中3～8 min，取出，冷却至20℃～30℃，得到超疏水超亲油改性粘稠液；
步骤四，喷涂制备超亲水超疏油膜层；
步骤41，移动喷涂设备的喷头（30）移动至铜网基体（1）的上方；
步骤42，将超亲水超疏油改性液加入至喷涂设备的储液罐中；
步骤43，调节喷头（30）与铜网基体（1）上方的距离，距离为5～30 cm，通过调节喷涂设备的蠕动泵转速10～50 r/min、超亲水超疏油改性液的流量为1～5 ml/min，制得在铜网基体（1）的上方存在有超亲水超疏油膜层（2）；
配制超亲水超疏油改性液
（BA），将0.01～0.5 g的全氟辛酸和0.001～0.05 g的氢氧化钠按照质量比10:1的比例加入无水乙醇溶液中，利用磁力搅拌器搅拌，反应完全后得到全氟辛酸钠的乙醇溶液；
（BB），在全氟辛酸钠的质量百分比浓度为99%乙醇溶液中加入0.1～1.5 g的二氧化硅微球和0.1～1.5 g的二氧化钛继续搅拌5～50 min后，制得超亲水超疏油改性液；
制得的空气中具有异质结构的Janus铜网是指铜网基体（1）的上方是超亲水超疏油膜层（2），铜网基体（1）的下方是超疏水超亲油膜层（3）。
2.根据权利要求1所述的制备空气中具有异质结构的Janus铜网的方法，其特征在于：用制得的空气中具有异质结构的Janus铜网对水油混合物的分离效率均超过99.99%。
3.根据权利要求1所述的制备空气中具有异质结构的Janus铜网的方法，其特征在于：用制得的空气中具有异质结构的Janus铜网进行过滤时，当滴加的液体仅为水时，将具有异质结构的Janus铜网超疏水－超亲油侧朝上，与具有异质结构的Janus铜网超亲油－超疏水侧铜网接触的水滴会在拉普拉斯压FAP和重力FG的推动下，穿透铜网，实现水滴的单向导通；若将具有异质结构的Janus铜网的超亲水－超疏油侧朝上，水滴聚集在超亲水－超疏油侧，水滴无法穿过铜网导通到另一侧的超疏水－超亲油侧。
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