中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室、化学与材料科学学院教授俞书宏课题组在高粘度浮油吸附材料设计上取得突破性进展，首次将焦耳热效应引入到多孔疏水亲油吸油材料中，设计并研制出可快速降低水面上原油粘度的石墨烯功能化海绵组装体材料和连续收集环境中泄漏的原油的收集装置，大幅提高了吸油材料对高粘度浮油的吸附速度，显著降低了浮油清理时间。
该成果以Joule-heated graphene-wrapped sponge enables fast clean-up of viscous crude-oil spill为题，4月3日在线发表在《自然-纳米技术》杂志上。
海上原油泄漏不仅给生态环境带来灾难性的破坏，还会造成巨大的经济损失。然而，原油泄漏所产生的水面浮油具有面积大、油层薄、粘度大等特点，难以采用传统的技术和材料来有效地处理。近年来，多孔疏水亲油材料因其具有成本低、油水分离效率高、操作简单、环境友好等诸多优势，逐渐受到研究人员的重视。然而，多孔疏水亲油材料仅对低粘度油品具有较高的吸附效率，而对水面原油泄漏的清理回收非常困难。
俞书宏团队自2012年以来，持续开展了高性能碳基组装体吸油材料的设计与制备方法研究。他们首次将石墨烯的焦耳热效应和石墨烯的疏水亲油特性集成到多孔吸油材料上，设计出具有原位加热和油水分离功能的石墨烯功能化海绵，在保持较高油水分离效率的情况下，大幅提高了多孔疏水亲油材料对高粘度浮油的吸附速度。
首先，他们采用离心辅助浸渍涂覆技术，在商业海绵表面均匀地包裹上石墨烯涂层，得到的经石墨烯修饰后的海绵不仅导电，还具有疏水亲油特性。他们研究发现，在这种经石墨烯功能化后的海绵上施加电压后，产生的焦耳热会迅速增加与其接触的原油温度，有效降低了与之接触的原油的粘度，从而提高原油在石墨烯功能化海绵内部的扩散系数，最终使得经石墨烯功能化海绵能够快速吸附水面上高粘度原油。
《自然-纳米技术》杂志审稿人评价称：“这个故事非常有趣，其中有几个灵巧的想法，例如利用加热手段降低原油粘度，使原油的吸附变得可行”，“文章中报道的研究结果确保了焦耳热辅助石墨烯修饰的海绵的应用，这是一个新颖且有趣的工作”，“该研究利用石墨烯的焦耳热效应，使得石墨烯修饰的海绵能够原位降低原油的粘度，从而从水面上清除原油。这个想法具有非常高的原创性和革新性”。
这项研究开创了浮油吸附材料设计的新路径，解决了以往多孔疏水亲油材料对高粘度浮油吸附速度慢的难题，提出的界面加热降低原油粘度的原创技术在石油化工业中的油水分离领域也有着广泛的应用前景。该研究提出的可加热经石墨烯功能化后的海绵组装体材料，经优化材料和结构可进一步降低成本和电能消耗，有望在今后应对海上原油泄漏事故处置中获得广泛的应用。