Здесь рождаются новости.
Выберите свое главное меню из меню wp

Исследователи обнаружили новый способ создания прочных мембран

Аргоннские исследователи продемонстрировали жизнеспособность нового метода по разработке мембран.

Будь то водопроводная вода или чашка кофе – практически все, что мы пьем, проходит через определенные фильтры. Способность преобразовывать жидкости нужным нам образом играет важную роль в повседневной жизни, однако зачастую она опирается на сравнительно тонкие мембраны, которые могут быстро засориться или разрушиться.

Ученые из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) занимаются разработкой новых способов обработки мембран, чтобы они смогли лучше фильтровать жидкости и противостоять деградации от промышленных химических веществ и биофултанов. Запатентованный ими способ последовательного инфильтрационного синтеза (SIS) может существенно изменить мембрану изнутри, позволяя лучше контролировать ее химический состав и размеры пор.

SIS показала высокий потенциал в создании новых полупроводников, оптических покрытий и губок, очищающих разливы нефти в воде. Сейчас же Аргоннские специалисты впервые продемонстрировали жизнеспособность данного метода для мембран.

Впервые SIS был озвучен Аргоннскими исследователями в 2010 году. Он является «близким родственником» осаждения атомных слоев или ALD. Оба метода используют химические пары для изменения поверхности материала, например, мембраны.

«Однако у ALD в данном случае есть один серьезный недостаток. Когда вы покрываете поры в мембране с помощью такого способа как атомно-слоевое осаждение, то вы буквально сжимаете их», – отметил Сет Дарлинг, директор Института молекулярной инженерии в Аргоне и Центра передовых материалов для Энерго-Водных систем.

Это происходит по той причине, что ALD, как правило, добавляет слои поверх мембраны, что постепенно уменьшает диаметр пор – это можно сравнить с ограничением потока воздуха, идущего через вентиляционное отверстие в стене при его регулярной покраске. С другой стороны SIS расширяет материал внутри самой мембранной структуры, изменяя ее химический состав и не оказывая существенное влияние на форму пор.

«С помощью SIS можно реализовать множество вещей, получаемых сейчас с использованием ALD, но при этом сужение пор окажется минимальным», – добавил Дарлинг.

Почти все коммерческие мембраны сделаны из полимеров – больших молекул, образованных из повторяющихся цепочек более мелких молекул. SIS использует пространство между этими молекулами, проникая в поверхность мембраны и рассеивая в ней неорганический материал. В доказательство своей концепции Дарлинг и его коллеги использовали SIS для внедрения «семян» в оксид алюминия и выращивания в нем ультрафильтрационных мембран из полиэфирсульфона, делая их более эластичными без ущерба фильтрующей способности. Результаты эксперимента были размещены 24 сентября в журнале JOM.

Метод SIS наделяет мембраны целым рядом улучшений: способностью не допускать к ним прилипания различных загрязнителей, устойчивостью к растворителям, которые могут потребоваться в промышленных условиях, но при этом растворяют традиционные мембранные материалы.

Благодаря новой технологии удастся снизить расходы на водоочистных сооружениях, а также в химической и фармацевтической промышленности за счет сокращения времени простоя и затрат, связанных с заменой отработанных мембран.

Дарлинг и его коллеги использовали SIS, чтобы создать «Олео Губку», с помощью которой можно собирать разлившуюся в воде нефть. В этом случае оксид металла, выращенный на поверхности губки, служит липучкой для нефтяных молекул.

«Подобную стратегию можно использовать и с мембранами. Вам удастся изменять молекулы, придавая им нужные свойства и качества», – добавил специалист.

Не упусти уникальный шанс Будь в курсе действительно важных новостей!

Новости по теме:

  1. Ежегодно Антарктида теряет в шесть раз больше льда, чем 40 лет назад
  2. Ученые объяснили, почему возмущения обычно не приводят к революции
  3. Исследователи нашли связь между колитом и раком толстой кишки
  4. Ученые обнаружили в генах гиеновидной собаки следы ДНК вымершего вида волков