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《纳米多孔薄膜的新产业的未来发展可能性》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： chenfang
  • 发布时间：2015-12-16

  • 文章介绍了金属有机骨架（MOFs），它是一种新的纳米孔材料类型。生物工程师从鲁汶，比利时，已经开发了一种替代方法，通过使用非常薄的膜的形成产生这些材料，使他们可以很容易地被用于芯片等高新技术的应用。孔隙的大小可以在纳米水平进行调整（一纳米是一米的十亿分之一）。一位芯片的内表面，通过这些孔隙的形成，不同的大小从1000到每克材料5000平方米进行辐射。MOFs可以看作是微观的海绵材质，可以吸收大量的材料。研究人员正在检查MOFs材料作为催化剂使用加速客体分子的化学反应，其可能的应用是储气库，便于容纳大量内表面的材料。

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相关报告

  • 《国家纳米中心：自组装多孔薄膜用于高效有机小分子分离》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：万勇
    • 发布时间：2018-08-20
    • 近日，国家纳米科学中心和中国科学院纳米科学卓越中心唐智勇研究员和李连山副研究员在具有刚性分子骨架的自组装多孔薄膜用于高效有机小分子分离的研究中取得重要进展。相关研究成果“Microporous membranes comprising conjugated polymers with rigid backbones enable ultrafast organic-solvent nanofiltration”于2018年7月23日在线发表在《自然·化学》（Nature Chemistry）杂志 (Nat. Chem. 2018, DOI: 10.1038/s41557-018-0093-9)。 　　当今工业过程中涉及大量的分离、纯化或者浓缩过程,因此分离技术成为现代工业中最重要的技术之一。目前，分离纯化过程主要依赖于高能耗的基于热的过程，例如蒸馏、蒸发、精馏等。据统计，化工工业中用于分离和纯化的能源消耗占据了全部能源消耗的一半，其中80%被蒸馏过程消耗。因此，开发低能耗、高效的分离纯化技术将极大的降低能源消耗。 　　膜分离过程是一种在选择性膜两侧施加压力差，使得待分离物质选择性通过膜从而实现分离的过程，这一过程的核心技术是高效、高选择性膜材料。这一技术在水纯化或者海水脱盐方面已经有了很成熟的应用，利用聚酰胺等聚合物材料的薄膜实现杂质或离子去除。然而，其在有机体系的应用相对滞后，这是因为大部分传统的一维聚合物材料在有机溶液中不稳定。其次，传统一维聚合物薄膜没有永久性孔，导致分离速度非常低下。 　　为了同时解决高稳定性、高溶剂通量及高选择性的问题，唐智勇课题组选择了具有刚性骨架的自组装多孔聚合物材料。这种材料相比于传统的一维柔性聚合物材料有非常大的优势：第一，三维全共轭结构使得这类材料在任何溶剂中不溶，且具有很高的热稳定性；第二，刚性骨架支撑起丰富的自组装微孔，有利于溶剂的传输；最后，可通过化学手段对孔结构或尺寸进行调控。然而其三维刚性结构在解决了结构稳定性的同时，其不溶的特性也同时带来了材料成膜困难的问题。因此，如何获得高质量的薄膜是解决这类材料在膜分离领域应用的关键一步。受一维聚合物表面聚合的启发，该课题组在SiO2表面修饰初始聚合位点后进行表面聚合反应，通过精细控制表面修饰及聚合反应条件，获得了平方厘米级的无缺陷薄膜并成功转移至超滤膜多孔支撑层。分子截留测试表明，其对有机溶剂具有极高的稳定性，在同等选择性基础上，过滤速度较目前商用的一维柔性聚合物薄膜高出两个数量级。这一结果主要得益于这类材料永久性微孔结构及高孔隙率，使其有望成为新一代高效膜分离材料。 　　国家纳米科学中心梁斌博士和王会助理研究员为文章的共同第一作者；国家纳米科学中心和中国科学院纳米科学卓越中心唐智勇研究员、李连山副研究员为共同通讯作者。
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  • 《纳米材料发展历史及其商业运用中碰到的问题（一）》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2018-08-02
    • 1959年，美国量子电动力学专家Richard Feynman进入纳米世界，建议材料科学家直接搬动原子进行物质合成。随后在全球范围内掀起了纳米技术探究的热潮。纳米材料发展历程经历了以下阶段： 纳米晶或纳米相材料阶段。1990年以前，纳米科学家在实验室中探索各种材料的纳米颗粒粉体或合成块体的制备，探索评估的方式与方法，总结并归纳纳米材料不同于普通材料的特殊性能；研究对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这种材料称为纳米晶或纳米相材料。 复合材料阶段。1990~1994年，纳米界关注的方向是如何利用纳米材料已发掘的物理和化学特性，进行纳米复合材料的设计，复合材料的合成和物性探索一度成为纳米材料研究的主导方向。 纳米组装材料体系。1994年至今，纳米组装体系、合成的纳米结构材料体系正在成为纳米材料研究的新热点。纳米研究学界把这类材料称为纳米组装材料体系或者纳米尺度的图案材料。它的基本内涵是以纳米颗粒以及纳米丝、管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。 纳米级结构材料简称为纳米材料，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，并且按照特定排列方式构筑出一种全新材料组成。在学术研究上一般为它包括纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。 通常产生物理化学性质显著变化，由于材料的量接近了电子的相干长度，纳米材料的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如防水油、强硬度、熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。 纳米材料行业发展到到今天出现，欧美发展国家，在芯片，医疗上的运用已经成绩斐然，这种材料给人类带来的贡献有目共赌。但现今中国的纳米材料行业到底是什么样的状况，结合我自身在纳米新材料的行业的经验，对于纳米材料在商业运用领域的现状的问题作出部分总结： 1、纳米材料概念兴起，但消费者不知特性 经过半个世纪的发展，纳米材料的概念经过教科书的普及，已然被大众所接受，但是对其纳米材料表现出特性，对于大多数非纳米材料专家来说并不是很熟知。创立上海乾节科技之后，我们的团队在进行市场调研和销售调查时进行破坏性实验后，主要的客户都对于材料使用后的出现超强性能表示惊奇，但是对于一种类似蒸馏水的液体使用后出现这种，仍然表示不确信，出现这种市场推广时困境， 2、纳米材料投融和市场的混乱 上海乾节团队的项目融资时，有的投资人甚至建议，我们在进行市场推广时，应该隐去纳米材料的材料构成，只针对于表现的防水油、超强防刮、杀菌和搞辐射功能进行推广，在投资人的眼中，纳米材料的乱象不但不能给项目带来赋能，反而会引起消费者对于我们产品购买时不确定性的选择。当我们在广州进行A轮的项目面谈时，我们宁愿选择保留自己的落后的钢化膜产品，也不愿意尝试我们的最新的产品。 3、纳米材料没有形成产业结群 北京大学纳米研究院，苏州纳米纳米城，新材料在线材料文献中，收录的纳米材料企业也是屈指可数。具有一部分的集群效应，但是这种按照单一材料进行集群的模式，并未能形成真正意义上产业化集群，纳米材料作为一种材料，能够以材料方式呈现给C端的产品屈指可数，在我们上海乾节科技的众多纳米材料产品当中，高浓缩纳米液态钢化膜产品，是能够单独以纳米材料形式解决客户痛点的，以材料形式呈现在客户的少数，但是商业应该中，也属于依托于B端，才能实现其产业化规模化的推广。 作者简介： 杨煊，笔名杨东泽，先后就读于北京大学、南开大学、天津商业大学，从事纳米材料行业多年，在纳米新材料应用方面有丰富经验。上海乾节科技创始人，任董事长兼CEO，乾节科技是有着先进和创新的纳米技术解决方案提供商，与世界顶级纳米技术实验室有着密切合作，不断在纳米涂层领域开发新的创新型产品。为多家文学平台签约诗人，号陆家嘴中央绿地里的抽象派哲理诗人，主要写作哲学散文、诗歌。
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