英国开发出纳米多孔材料制造新方法

2021-09-24 17:00:29 admin 10

据美国物理学家组织网报道,最近,英国剑桥大学科学家开发出一种名为“集合渗透震动”(collective osmotic shock,COS)的新方法来制造多孔纳米材料,可大大提高制造效率,在水资源过滤、发光设备制造和化学传感器等方面具有广阔应用前景。新研究发表在 《自然·材料学》上。


人们以前认为,要制造多孔材料必须有主辅成分,辅料成分既要和主料成分相连,还要与外界相通,这样才能便于清除,辅料成分除去后,就在主材料上留下小孔。而在新方法中,辅料成分完全被包入主料中形成阵列,利用辅料的渗透力和结构形成纳米孔,更加高效灵活。


论文领导作者、剑桥大学卡文迪许实验室的埃森·西瓦尼亚说:“这种方法就像化学课上把盐水气球放在淡水浴中,演示怎样能把盐从气球中取出。盐无法离开气球,但水会不断进入,不断冲淡气球中的盐度。更多水进入后,气球会涨起甚至爆裂,盐就被完全释放出来。”


“在 我们的实验中基本也是如此。辅料被陷落在主材料的成分中,产生了一系列微小爆裂,由此和外界连通而释放出被包在其中的辅料成分,给主材料打开许多小孔。” 西瓦尼亚说,这种独特的工艺也可用来开发过滤器,能清除水中极微小的染料颗粒。目前,这是一种有效的过滤系统,可帮助贫困国家获得淡水,还可以用于过滤地 下水,清除工业废水中的重金属。随着进一步开发,它还能成为一种低技术含量低耗能的海水淡化路线。

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研究人员还和光子与光电学专家合作,用新工艺制作的材料做成电极模板,用在发光设备中。由于材料微孔具有独特的堆积式阵列,提供了一种 高效多光子层,能吸收微量的化学物质而改变颜色,可用在传感器或光学组件中。西瓦尼亚还指出,目前他们还在进一步开发该技术在多方面的应用,如太阳能电 池、超级电容电极、燃料电池等。


由于具备密度低、强度高、重量轻、隔音隔热等连续介质材料所不具备的特点,多孔材料一直受到材料学家的青 睐。再加之纳米材料的特殊性能,纳米多孔材料更是成为科学家关注的热点。然而,以往制备纳米多孔材料的过程复杂且昂贵,不仅要通过传统方法移除材料中的小 组分形成纳米孔,且必须对小组分材料有所考虑,使用多重金属组分。新方法使制备方法大大简化,成本也大幅降低,这无疑为这种用途广泛的特殊材料铺平了通向 应用的道路。


纳米材料研发生产

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