英国帝国理工学院最新Nature!!!

辞书 1周前 (11-12) 694浏览

一、【科学背景】

聚合物膜在能源存储、分离过程和水处理等领域具有广泛应用。它们在电化学设备（如电解槽、液流电池和燃料电池）中起着关键作用，影响着设备的效率和稳定性。膜的孔结构决定了离子和水的运输能力，通过调节孔的大小和形状，可以实现对离子选择性的控制，从而提高膜的性能。传统的膜设计往往在干燥状态下进行，但在水合状态下，膜的孔结构会发生膨胀和重组，影响离子的传输路径和速率。因此，研究如何在水合状态下调节孔的特性是膜设计的一个重要方向。

二、【创新成果】

近日，英国帝国理工学院宋启磊教授和王安琪博士（现任沙特阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）助理教授）团队通过操控聚合物侧链的局部疏水性，成功合成了具有定制孔道尺寸和化学环境的微孔膜。合成的微孔膜具有良好的水合微孔结构，能够有效控制水和离子的运输。这种结构不仅提高了膜的导电性，还增强了离子的选择性，超越了传统商业膜的性能。该设计方法不仅适用于电化学设备，还可以扩展到其他功能材料的开发，针对水处理、资源回收和循环经济等领域的挑战性应用，解决孔膨胀对膜性能的限制。通过合成不同功能化的聚合物变体来实现对膜性能的调控，为未来的膜材料设计提供了新的思路和方法。