工程师开发新的温度可切换膜来调节流量

作者:濮阳夂

<p>来自康涅狄格大学和耶鲁大学的研究人员开发出一种新型膜,其具有高度对齐的纳米级孔隙,可响应温度而打开和关闭;这种高度多孔的阀状材料具有许多潜在的过滤应用,包括水净化和分子分离</p><p>该膜由嵌段共聚物制成,该嵌段共聚物自组装成具有不同性质的两种类型的分子链段的交替基团,每种分子链段能够根据聚合物的总尺寸和组成填充到不同形状的区域中</p><p>在这种情况下,它们将一种分段类型的圆柱形嵌入由另一种分段类型组成的矩阵中</p><p>值得注意的是,耶鲁大学的研究人员利用磁场确保圆柱区域的排列方向,然后化学去除了柱状区段,留下了具有纳米级尺寸的空洞</p><p>所得材料是薄膜膜,具有平行排列的孔,从膜的一侧延伸到另一侧</p><p> “在大多数常规膜中,孔隙不对齐 - 它们以各种方式进入,形成高度曲折的路径,”化学与环境工程副教授兼研究首席研究员Chinedum Osuji在Advanced Materials上发表文章说</p><p> “我们开发了一种可扩展的方法,用于对齐薄膜中的孔隙,从而产生极具吸引力的传输性能</p><p>”耶鲁团队材料的对齐孔隙对于对温度的响应也很重要</p><p>例如,在25摄氏度时,毛孔是开放的</p><p>然而,当温度升高到75摄氏度时,气孔会坍塌 - 如果温度再次降低到25摄氏度,这个过程是可逆的</p><p> “孔隙坍塌是快速且可逆的,非常方便地控制膜的渗透性,并为独特的工业应用打开了大门,”Menachem Elimelech,化学与环境工程教授Roberto C. Goizueta以及该论文的共同作者研究</p><p>膜可以这样的方式像阀门一样,交替渗透和不渗透;另外,相同的行为可以使孔径随温度逐渐改变,从而为材料提供温度可调的孔隙率</p><p>这种行为在必须从副产物中分离高价值酶的工业应用中特别有用,因为可变孔径可使这种单一类型的薄膜能够分离具有不同分子大小的化学产物</p><p>该研究的标题是“通过磁场定向自组装嵌段共聚物的热可切换对齐纳米孔”</p><p>除Osuji和Elimelech外,该研究的作者还是副研究员Manesh Gopinadhan和博士生Youngwoo Choo和Pawel Majewski来自耶鲁;来自康涅狄格大学的副教授Rajeswari M. Kasi和博士生Prashant Deshmukh;来自Porifera Inc.的Olgica Bakajin发表:Manesh Gopinadhan等,“Thermal-Switchable Aligned Nanopores by Magnetic-Field Directed Self-assembly of Block Copolymers”,Advanced Materials,Volume 26,Issue 30,pages 5148-5154,August 13 ,2014; DOI:10.1002 / adma.201401569来源:耶鲁大学图片:....