工程师开发出新的温度可切换膜来调节流量

时间：2021-10-04 10:58:03来源：

康涅狄格大学和耶鲁大学的研究人员开发了一种新的膜，具有高度对齐的纳米级孔，响应温度打开和接近;这种高度多孔的阀门样材料具有许多潜在的过滤应用，包括水净化和分子分离。

膜由嵌段共聚物产生，该共聚物自组装成具有不同性质的两种分子段的交替组，各自能够填充到不同形状的域中，这取决于聚合物的总体尺寸和组成。在这种情况下，它们在由其他段类型组成的矩阵中嵌入一个段类型的圆柱形柱。

值得注意的是，耶鲁研究人员使用磁场以确保圆柱形畴的对齐取向，然后化学去除柱形段，留下具有纳米级尺寸的空孔。所得材料是薄膜膜，其具有与膜的一侧延伸到另一侧的平行对准孔。

“在大多数常规膜中，毛孔未对齐 - 他们每一边都有哪种方式，创造一个高度曲折的道路，”中国化学与环境工程和主要研究人员副教授Chinedum Osuji说，在先进的材料上发表。“我们开发了一种可扩展方法，用于将薄膜中的孔对准，这导致高度吸引力的运输特性。”

耶鲁球队材料的对齐孔也很重要，对于响应温度也很重要。例如，在25摄氏度下，孔隙打开。然而，当温度升至75摄氏度时，孔隙塌陷 - 如果温度再次降低到25摄氏度，则可逆的过程。“孔隙塌陷是迅速和可逆的，这方便地提供了对膜的渗透性的控制，并打开了独特的工业应用的门，”罗伯特C.戈苏塔化学＆环境工程教授和合作社教授研究。

这种方式可以像阀门一样动作，交替渗透和不透水;另外，相同的行为可以使孔径逐渐被改变为温度的函数，提供材料温度可调孔隙率。这种行为在工业应用中可能特别有用，其中高价值酶必须与副产物分离，因为可变孔径可以使得这种单一类型的薄膜隔离具有各种分子尺寸的化学产品。

该研究的标题是“通过嵌段共聚物的磁场定向自组装是”可热切换对齐的纳米孔。“

除俄勒冈州和Elimelech之外，该研究的作者还为耶鲁耶鲁的副教书Gopinadhan和博士生Youngwoo Choo和Pawel Majewski。康涅狄格大学副教授Rajeswari M. Kasi和博士生Prashant Deshmukh;来自Porifera Inc.的Olgica Bakajin

出版物：MANESH GOPINADHAN等，“通过块共聚物磁场定向自组装的”热切换对齐纳米孔“，”先进的材料，第26卷“，第30卷，2014年8月13日5148-5154; DOI：10.1002 / ADMA.201401569.

图像：耶鲁大学