世界教育新聞網4月(yuè)7日(rì)訊：一(yī)項合成策略的(de)突破使得(de)無機(jī)膜的(de)開(kāi)發和(hé)制(zhì)備更加容易，這(zhè)些(∏xiē)膜專注于節約能(néng)源，并且具有(yǒu)高(gāo)度可(kě)定制(zhì)的(de)特點，可(kě)能(néng)徹底改變許多(duō)行(x→íng)業(yè)的(de)運作(zuò)方式，以實現(xiàn)更大(dà)的(de)可(kě)持續性。

無機(jī)膜可(kě)以被視(shì)為(wèi)是(shì)廚房(fáng)中的(de)過濾器(qì)。與篩子(zǐ)将小(xiǎo)顆粒從(cóng)大(dà∞)顆粒中分(fēn)離(lí)的(de)方式類似，無機(jī)膜通(tōng)常由多(duō)孔的(de)陶瓷或金(jīn)屬制(zhì)成 ，應用(yòng)在基于物(wù)質大(dà)小(xiǎo)和(hé)性質差異的(de)選擇性分(fēn)離(lí)領域。

在這(zhè)項開(kāi)創性的(de)研究中，新加坡國(guó)立大(dà)學設計(jì)與工(gōng)程學院的(de)一(yī)組研究人(rén)員(yuán)，在電(diàn)→機(jī)與電(diàn)腦(nǎo)工(gōng)程系的(de)何錦韋(Ho Ghim Wei)教授的(de)帶領下(xià)，開(kāi)發出了(le)一(yī)種生(shēngδ)産各式各樣超薄無機(jī)膜的(de)革命性技(jì)術(shù)。而且，這(zhè)些(xiē)獨立式膜能(néng)在沒有(yǒu)任何支撐基材的(de)條件←(jiàn)下(xià)發揮功能(néng)，這(zhè)是(shì)膜技(jì)術(shù)的(de)一±(yī)項重大(dà)進展。

終于自(zì)由了(le)——這(zhè)組顯微(wēi)鏡照(zhào)片記錄下(xià)動态粒子(zǐ)在氣-液界面'向各個(gè)獨立膜移動的(de)精彩瞬間(jiān)。

以通(tōng)用(yòng)簡便的(de)合成策略為(wèi)基礎，這(zhè)些(xiē)高(gāo)度可(kě)定制(zhì)且生(shēng)産靈活的(de)無機(jī)膜具有(yαǒu)超越傳統過濾和(hé)分(fēn)離(lí)的(de)應用(yòng)潛力。從(cóng)能(néng)量轉換、催化(huà)到(dào)傳感，無機(jī)膜的(de)豐富功能(néng÷)性可(kě)能(néng)會(huì)改變依賴膜技(jì)術(shù)的(de)各個(gè)領域和(hé)行(xíng)業(yè)。通(tōng)<過促進工(gōng)業(yè)過程的(de)效率和(hé)可(kě)持續性，新加坡國(guó)立大(dà)學科(kē)學家(jiā)的(de)開(kāi)創性研究為(wèi)克服氣候變化(huà)≤帶來(lái)的(de)能(néng)源危機(jī)挑戰提供了(le)全新的(de)可(kě)能(néng↔)性。

重塑膜技(jì)術(shù)

衆所周知(zhī)，用(yòng)于淨化(huà)和(hé)分(fēn)離(lí)過程的(de)傳統膜技(jì)術(shù)是(shì)能(néng)源密λ集型的(de)，通(tōng)常需要(yào)通(tōng)過壓力、熱(rè)力和(hé)化(huà)學物(wù)質的(de)組合才能(néng)¥有(yǒu)效運作(zuò)，因此價格昂貴。此外(wài)，膜必須定期清潔和(hé)修複，而過濾後的(d↓e)成分(fēn)通(tōng)常需要(yào)進一(yī)步的(de)處理(lǐ)，這(zhè)些(xiē)都(dōu)将導緻額外(wài)的(de)能(néng)源需求和(hé)§成本消耗。

這(zhè)種傳統膜技(jì)術(shù)的(de)局限性，成為(wèi)何教授團隊的(de)博士後研究員(yuán)張辰(Zhang Chen)博士開↕(kāi)發一(yī)種高(gāo)效無機(jī)膜的(de)通(tōng)用(yòng)合成策略的(de)動力。張博士的(de)方法涉及在液體(tǐ)環境中馴化(♣huà)混亂且自(zì)由浮動的(de)無機(jī)顆粒積木(mù)，引導它們在水(shuǐ)面自(zì)組裝形成所需的(de)膜。這(z↕hè)種靈活可(kě)調的(de)過程為(wèi)特定應用(yòng)量身(shēn)定制(zhì)膜的(d↑e)厚度和(hé)孔徑參數(shù)提供了(le)有(yǒu)效手段，以實現(xiàn)最大(dà)化(huà)的(de)能(néng)源效率。

“跳(tiào)出傳統思維定式，這(zhè)項研究進一(yī)步啓發了(le)我們從(cóng)多(duō)個(gè)層面來(lái)重新思考新型無機(jī)膜±的(de)開(kāi)發模式。”張博士補充道(dào)。

新加坡國(guó)立大(dà)學的(de)科(kē)學家(jiā)們提出了(le)各種無機(jī)膜的(de)通(tōng)用(yòng)合成指導，↔其他(tā)研究人(rén)員(yuán)可(kě)以利用(yòng)它開(kāi)展各自(zì)的(de)研究，這(zhè)可(kě)能(néng)會(huì)以一(yī)種可(kě)擴展且↕低(dī)成本的(de)方式，刺激更多(duō)成分(fēn)獨特的(de)新型膜的(de)開(kāi)發和(•hé)利用(yòng)。

從(cóng)結構角度來(lái)看(kàn)，這(zhè)些(xiē)膜将比傳統膜具有(yǒu)更廣泛的(de)幾何多(duō)樣性，在設β計(jì)膜結構時(shí)提供更多(duō)的(de)靈活性和(hé)選擇性。

此外(wài)，該研究還(hái)拓寬了(le)膜的(de)功能(néng)，将它用(yòng)作(zuò)為(wèi&)高(gāo)度選擇性的(de)二維屏障來(lái)控制(zhì)穿過膜的(de)能(néng)量流 。這(zhè)種特性可(kě)以賦予膜全新的(de)功能(néng)——如(rú)允許離(lí)子(zǐ)根據其電(diàn)荷進行(xíng)過濾，不(bù)同™形式的(de)能(néng)量如(rú)熱(rè)能(néng)、電(diàn)能(néng)或光(guāng)能(néng)得(de)以收集，或選擇性地(dì)濃縮特定分₹(fēn)子(zǐ)。這(zhè)種靈活性在各種與能(néng)源有(yǒu)關的(de)應用(yòng)中非常有(yǒu)↑價值，包括燃料電(diàn)池和(hé)太陽能(néng)轉換。

“我們的(de)新技(jì)術(shù)有(yǒu)望改變那(nà)些(xiē)膜依賴的(de)行(xíng)業(yè)，特别是(shì)那(nà)些(x₹iē)與能(néng)源或環境相(xiàng)關的(de)産業(yè)，”何教授表示，&‌ldquo;創造高(gāo)度選擇性的(de)自(zì)支撐無機(jī)膜，能(néng)為(wèi)先進的(de)空(kōng)間(jiān)動态分©(fēn)離(lí)、催化(huà)、傳感、存儲器(qì)和(hé)離(lí)子(zǐ)導體(tǐ)等應用(yòng)開(kāi)辟衆✘多(duō)令人(rén)興奮的(de)可(kě)能(néng)性，所有(yǒu)這(zhè)些(xiē)都(dōu)代表了(le)前所未有(yǒu)的(de)發展。”

該團隊的(de)研究成果已于2023年(nián)3月(yuè)在科(kē)學雜(zá)志(zhì)《自(zì)然》上(sh★àng)發表。

構建更環保的(de)未來(lái)

研究人(rén)員(yuán)注重膜合成的(de)效率和(hé)定制(zhì)性，這(zhè)項創新成®果積極響應了(le)新加坡國(guó)立大(dà)學的(de)可(kě)持續發展計(jì)劃，極大(dà)地(dì)降低(dī)了(le)全球膜工(gōn↓g)藝相(xiàng)關的(de)能(néng)源消耗，從(cóng)而削減了(le)各行(xíng)各業(yè)的(de)碳足迹。

在這(zhè)一(yī)突破性前景的(de)吸引下(xià)，何教授計(jì)劃領導一(yī)個(gè)多(duō)學科(kē)的(de)科(k$ē)學家(jiā)團隊，開(kāi)展一(yī)個(gè)綜合性的(de)研究項目，将膜技(jì)術(shù)提升到(dào)一(yī)個(gè)全新的(de)高(gāo✘)度。何教授說(shuō)：“通(tōng)過探索多(duō)樣化(huà)的(de)膜成分(fēn)，并将其與各種形式的(de)能(néng)量結合起來÷(lái)，我們希望開(kāi)辟全新的(de)應用(yòng)領域，并朝著(zhe)更可(kě)持續的(de)未來(lái)邁進。”

該團隊還(hái)計(jì)劃進一(yī)步開(kāi)發自(zì)動化(huà)制(zhì)造工(gōng)具，以簡化(huà)無機(jī)膜的(de)生(shēng)産流程，最終促使它們在 更大(dà)範圍內(nèi)得(de)到(dào)推廣應用(yòng)。