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  表界面工程是實現(xiàn)聚合物分離膜材料結(jié)構(gòu)與性能精準(zhǔn)調(diào)控的重要手段，對于拓展分離膜材料應(yīng)用、提升服役性能具有重要意義。過去二十年里，聚合物膜表界面工程領(lǐng)域取得了一系列重要進展。作為這一領(lǐng)域的代表研究團隊，浙江大學(xué)徐志康教授帶領(lǐng)的聚合物分離膜及其表界面工程團隊受Macromolecules期刊邀請，系統(tǒng)總結(jié)了近年來聚合物膜表面改性技術(shù)，分別梳理了多孔膜與薄層復(fù)合膜的表界面工程的研究進展，并展望了本領(lǐng)域的未來發(fā)展方向。相關(guān)前瞻綜述以“Surface and Interface Engineering of Polymer Membranes: Where We Are and Where to Go”為題發(fā)表在近期出版的Macromolecule期刊上。

  本文首先回顧了傳統(tǒng)的聚合物分離膜改性手段，并介紹了包括貽貝仿生沉積、原子層沉積、點擊化學(xué)、液體門控膜等一系列最新膜表面改性技術(shù)。隨后，針對多孔膜與薄層復(fù)合膜表界面工程的特點與應(yīng)用需求，分別介紹了兩類膜表界面工程的研究進展。

  多孔膜表界面工程的研究興趣展現(xiàn)出由均勻改性向非對稱改性轉(zhuǎn)變的特點。其中，Janus膜的興起引發(fā)了大量有關(guān)Janus膜制備與應(yīng)用的研究。其制備方法根據(jù)制備思路的不同，又可分為基于界面的制備策略與基于物理/化學(xué)梯度的制備策略；另一方面，不同應(yīng)用對于Janus膜結(jié)構(gòu)性質(zhì)的需求也有所差異。

圖1.均勻改性和不對稱改性。（a）聚合物膜的均勻改性；（b）通過形成界面或梯度的策略不對稱改性構(gòu)建Janus膜。

圖2.薄層復(fù)合膜的表面和界面改性。（a）傳統(tǒng)的界面聚合方法；（b）選擇性分離層的表面改性；（c）對基膜改性后實施界面聚合；（d）構(gòu)建中間層后實施界面聚合。

圖3.薄層復(fù)合膜制備過程中的界面調(diào)控。（a）傳統(tǒng)的界面聚合體系；（b）使用共溶劑調(diào)控有機相的性質(zhì)；（c）使用離子液體調(diào)控酰氯單體的擴散方向；（d）使用水凝膠存儲控釋水相胺類單體；（e）應(yīng)用氣–液界面合成聚酰胺分離層。

  對于薄膜復(fù)合膜，研究興趣則從傳統(tǒng)的表面改性逐漸轉(zhuǎn)移到界面工程。例如，傳統(tǒng)研究主要關(guān)注對分離皮層的改性以提升膜的抗污染性，而最近的研究重點則轉(zhuǎn)移到了對分離層的形成過程 — 即界面聚合微觀過程的調(diào)控上，具體手段包括了對基膜表面性質(zhì)的調(diào)控、構(gòu)筑中間層以及對油-水界面的調(diào)控等。此外，對于非傳統(tǒng)界面(如氣-液、液-固界面等)反應(yīng)體系的探索也是重要的發(fā)展方向。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.1c02647

徐志康教授簡介

  徐志康，浙江大學(xué)求是特聘教授，浙江省吸附分離材料與技術(shù)重點實驗室主任。徐志康教授帶領(lǐng)的聚合物分離膜及表界面工程課題組(SIEPM)在聚合物分離膜及表界面工程領(lǐng)域已發(fā)表超過420篇學(xué)術(shù)論文，超過70項授權(quán)專利。