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中國研究人員參與的一個研究團隊研發(fā)出納米多孔膜材料的新合成方法,據此制作出的高性能膜材料可實現高通量、高選擇性的化學品分離,未來在石油化工行業(yè)、水處理與凈化、反滲透海水淡化等領域有望實現更高效節(jié)能的應用。
英國帝國理工學院的團隊2日在《自然·材料學》雜志網絡版發(fā)表報告說,他們將近年來新研發(fā)的有機微孔高分子材料合成方法與傳統(tǒng)成熟的界面聚合成膜工藝結合,成功制備出富含分子尺度孔道的超薄高分子膜。
研究人員說,核心技術是采用剛性且扭曲的有機單體分子,通過一步界面聚合反應,從而得到大面積交聯(lián)的高分子薄膜,扭曲的骨架結構產生大量的超微孔,通過設計高分子結構可以在分子尺度調控膜內微孔的大小和分布,膜的厚度可在數百納米到20納米之間調控,而且交聯(lián)的網絡結構極大提高了材料的耐溶劑性能。
據研究人員介紹,他們利用新方法制作納米多孔分離薄膜,并測試了膜的有機溶劑納濾以及氣體分離性能。因為降低了膜的厚度和引入分子尺度的孔道及可溶脹性,有機溶劑的滲透通量比目前市場上的相關濾膜材料高10到100倍,同時膜對于分子量在200到1000道爾頓(原子質量單位)的物質具有較高的截留率(高于95%),而且膜材料能在較長時間內保持較高過濾效率,實現高通量、高選擇性、高穩(wěn)定性的分離。
報告作者之一、帝國理工學院研究員宋啟磊博士說,這項研究為膜材料的設計和膜技術的發(fā)展提供了新思路?;谶@一成果,未來有望設計開發(fā)出多種新型有機多孔高分子材料和超薄膜材料,這類材料在氣體存儲、分離、催化和儲能等領域的應用都極具潛力。