近日，天津工業(yè)大學武春瑞研究員報告了在室溫下利用兩種小分子在油水界面快速自組裝，制備出一種大面積的混合維聚酰胺膜。該膜具有獨特的分層結(jié)構，由二維納米膜表面生長的一維納米管組成。這種創(chuàng)新結(jié)構顯著增加了單位投影面積的有效水傳輸面積，使膜的水鹽分離性能遠超目前最先進的膜材料。
聚酰胺納濾膜自20世紀70年代末以來一直是市場的主導產(chǎn)品，其薄膜復合結(jié)構由多孔支撐體和二維聚酰胺層組成，具有優(yōu)異的滲透選擇性。然而，盡管通過單體設計、納米復合材料和制造工藝的改進取得了一定進展，聚酰胺膜的水滲透性仍然相對較低，限制了其工業(yè)應用。近年來，納米級圖靈結(jié)構和皺紋表面等新設計雖擴大了過濾面積，但本質(zhì)上仍是二維膜的演變。未來，需要開發(fā)顛覆性的新結(jié)構，同時深入理解加工與結(jié)構之間的關系，為水凈化領域提供創(chuàng)新解決方案。
通過對照實驗結(jié)合分子動力學模擬，研究人員發(fā)現(xiàn)兩種單體分子在反應初期自發(fā)組織形成二維納米孔網(wǎng)絡，而納米管的向上生長由納米孔內(nèi)的毛細作用驅(qū)動。本研究為理解界面物理和化學相互作用如何在環(huán)境條件下將分子自組裝成大規(guī)模復雜分層納米結(jié)構提供見解，并為開發(fā)可擴展的混合維度水凈化膜開辟新路徑。
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