「必赢娱乐场体验金」浙大科学家成功研发具有图灵结构的新型分离膜 提高净水产率3倍以上 相关成果发表在《科学》杂志

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作者:记者胡信昌 通讯员柯溢能 吴雅兰

斑马的黑白条纹、海螺的旋转螺纹、植物茎叶的回旋卷曲……大自然中这些规则重复的结构是怎么形成的,一直是个令人好奇的问题。早在60多年前,英国科学家图灵就预测:某些重复的自然斑图可能是由两种特定物质(分子、细胞等)相互反应或作用产生的。通过一个被他称为“反应-扩散”的过程,这两种组分将会自发地自组织成斑纹、条纹、环纹、螺旋或是斑驳的斑点等结构。后来的科学家证实了这个猜想,并将这类结构称为“图灵结构”。

最近,长期从事膜科学研究的浙江大学化学工程与生物工程学院张林教授团队,把图灵结构与膜研究结合起来,第一次在薄膜上制造出了纳米尺度的图灵结构。这项首次面向应用领域构建图灵结构的研究成果,于5月4日发表在国际顶级期刊《科学》上。

浙江大学化学工程与生物工程学院2014级博士生谭喆为本文的第一作者,张林教授为本文的通讯作者。化学工程与生物工程学院陈圣福教授、化学工程与生物工程学院兼职教授高从堦院士和浙江大学材料科学与工程学院彭新生教授合作参与了课题研究。

张林教授团队研究的薄膜,主要是纳滤膜。这种薄膜,在家庭饮用水净化,苦碱水淡化、工业水的回收利用上,有着非常重要的运用。在电子显微镜下可以看到,通过调控纳滤膜制备过程中反应物扩散系数,原本平整光滑的纳滤膜表面真的“长”出了图灵结构。这些厚度只有20-30纳米,致密的、具有周期性规律的图灵结构,有的呈管状,有的呈泡状,在膜表面提供了更多可以让水透过的位点,进而增强了膜的透水性能。

通过电子显微镜观察,这些图灵结构,仿佛是一个个半圆形的帐篷密密麻麻地覆在膜的表面。这些“撑开”的鼓鼓囊囊的“帐篷型结构”中间有很多空隙,减少了水透过的阻力,使得膜的分离性能比传统制备方法制备的膜提高了3至4倍。也就是说,透过膜的水比原先要多出3至4倍,大大降低了膜过程的产水成本,提高了分离效率。

张林教授介绍:“这其中的科学理论很简单,就是水能透过去的通道越多越好。就像我们的小肠上有很多绒毛,众多的绒毛,增加了与营养物质的接触面积,提高了吸收营养的效率。有了图灵结构的纳滤膜,过滤水的效率,提高了三四倍。”

张林教授介绍,作为一项工程学应用成果,将图灵结构运用在纳滤膜上,这一创造性的运用,受到了《科学》杂志的高度肯定。

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