聚合物膜可以受益于浸浴

时间:2020-04-29 19:54 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

聚合物膜可以受益于浸浴

许多工业过程依赖于能够净化水的薄膜,例如,过滤掉杂质。近年来,一种被称为原子层沉积(ALD)的技术被用来调整这些薄膜以获得更好的性能,但有一个问题:许多薄膜是由与ALD不兼容的材料制成的,这个过程使用交替的化学蒸汽在一个表面上创建非常薄的层。

美国能源部阿贡国家实验室(DOE)的研究人员开发了一种新方法,使ALD几乎可以在任何膜上使用。研究人员发现了一个非常简单的解决方案:首先将膜浸入单宁酸中。这种酸的分子粘附在膜的表面,提供了成核点,也就是ALD涂层能够附着和生长的点。

在典型的耐药膜材料上使用这种技术的能力使各种潜在的增强成为可能,这些增强可以改善功能和耐用性,或者创造全新的性能。这项工作在最近发表在《高级功能材料》杂志上的论文《膜界面亲水性的多酚致敏原子层沉积》中有详细的描述。

许多商业膜是由聚丙烯和聚乙烯等普通塑料制成的,它们价格便宜,而且相对坚固。但当用于处理水时,这些聚合物基膜往往会造成问题。它们的表面容易受到污染,污染物会积聚在它们的毛孔中,降低功效。

使用ALD(一种半导体工业中常见的工艺),膜可以被改变以抵抗污染或获得其他令人满意的性能。沉积在膜表面的分子可以通过膜上曲折的孔隙网络找到膜内的所有表面,从而形成一种异常均匀的涂层。

聚合物膜可以受益于浸浴

“原则上,ALD是很棒的,”赛斯·达林(Seth Darling)说,他是这项研究的合著者,也是Argonne能源-水系统高级材料(AMEWS)能源前沿研究中心(Energy Frontier Research Center)的主任。“我们面临的挑战是,大多数用于制造薄膜的聚合物都不适合ALD的涂层。”

在研究中,单宁酸预处理使一种防水的聚合物膜被二氧化钛覆盖,使其表面变成亲水的(亲水的)。吸水层创造了一个保护缓冲污垢。

由美国能源部科学办公室资助的AMEWS中心支持这项工作,作为了解和控制水和固体材料之间的界面发生的更广泛努力的一部分。这种理解是改善我们处理和使用水的方式的关键。

在过去,Argonne的研究人员利用了一些聚合物不适合ALD的事实,创造了一种双面的“Janus”膜,在膜的顶部有一层完整的金属氧化物涂层,而另一侧没有。这项最新的研究是科学家首次能够完全和均匀地使用无损预处理使膜对ALD敏感。

Argonne正在开发扩大ALD和其他接口工程能力的方法,以便这些方法可以在大型工业应用中进行评估。“我们目前使用实验室规模的反应堆进行这些研究,但我们正在构建工具,以有效的ALD处理大面积的衬底。”这将允许对我们的ALD材料进行中试规模的测试,”Argonne的高级化学家、该研究的合著者杰弗里·埃拉姆(Jeffrey Elam)说。

这种新方法可能不仅适用于单宁酸,而且适用于任何液体多酚,也适用于任何聚合物膜,这为本文所描述的概念证明之外提供了大量的可能性。除了能吸水或防水的涂料外,ALD还可用于制造化学反应性或导电材料。

“你可以利用ALD做很多事情,”达林说。“这项技术现在为聚合物膜打开了这个文库。”

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