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南京工業(yè)大學(xué)/漢陽大學(xué)《Prog. Mater. Sci .》綜述：功能化納米通道膜
2023-07-23  來源：高分子科技

  納米通道膜具有納米級的孔徑和分子尺度的分離精度，在材料、化工、環(huán)境、生物醫(yī)藥等行業(yè)的生產(chǎn)和分離過程中有著廣泛的應(yīng)用。但隨著應(yīng)用需求的不斷升級與各學(xué)科間的交叉滲透，單一的分離性能難以滿足復(fù)雜的處理體系和各種高要求的指標(biāo)，納米通道的功能化研究成為材料科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點之一。近日，南京工業(yè)大學(xué)國家特種分離膜工程技術(shù)研究中心團隊基于納米通道膜材料研究領(lǐng)域的長期工作積累，與韓國漢陽大學(xué)Young Moo Lee院士合作在材料科學(xué)頂級期刊《Progress in Materials Science》（Impact Factor: 37.4）上在線發(fā)表了題為 “Evolution of Functional Nanochannel Membranes” 的綜述論文。論文第一作者為南京工業(yè)大學(xué)劉美玲助理教授，通訊作者為南京工業(yè)大學(xué)國家特種分離膜工程技術(shù)研究中心孫世鵬教授、邢衛(wèi)紅研究員，與韓國漢陽大學(xué)Young Moo Lee院士。


  功能化納米通道膜是一種集選擇性分離和環(huán)境響應(yīng)功能于一體的智能納米通道膜。納米通道的功能化性能在很大程度上取決于多功能材料的性能；谶@些特殊材料，納米通道可以對吸附的污染物進行自清潔，并在環(huán)境刺激下自我調(diào)節(jié)其孔徑、表面電荷、親水性、原位催化活性等性質(zhì)，以實現(xiàn)物理方面可調(diào)的分離性能和化學(xué)方面的反應(yīng)轉(zhuǎn)化。這類膜可保持穩(wěn)定的性能、延長其壽命、擴寬在復(fù)雜的溶質(zhì)分離、苛刻環(huán)境中的分子篩分和轉(zhuǎn)化等方面的應(yīng)用。（圖1） 


圖1 功能化納米通道膜


  該綜述討論了納米通道膜的多重功能，全面回顧了近年來涉及這些特殊納米通道的材料、設(shè)計、制備和應(yīng)用等方面的研究進展，對納米通道膜的物理分離、響應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)功能進行深入總結(jié)，指出了該領(lǐng)域亟待解決的主要科學(xué)問題和應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)，并展望了未來的研究需要在多個尺度上進行更深入的研究，包括了解原子尺度上的響應(yīng)機制，控制納米尺度上的分子傳輸路徑，在微米尺度上優(yōu)化這些納米通道的特殊功能，以及在宏觀層面拓寬更多的適用體系。（圖2） 


圖2 功能化納米通道膜未來發(fā)展的展望


  該工作得到了國家重點研發(fā)計劃（2020YFA0211002）、國家自然科學(xué)基金（21921006，22208150）、南京工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文培養(yǎng)計劃等項目的資助。第一作者劉美玲受國家留學(xué)基金管理委員會公派留學(xué)獎學(xué)金的資助。


  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079642523000944

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