高分子膜的发展应用
高分子薄膜的制备及其应用研究

高分子薄膜的制备及其应用研究高分子材料在当今的工业和科学领域中发挥着重要的作用。
其中,高分子薄膜作为一种重要的材料形式,在电子、光电子、生物医学、环境保护等领域中有着广泛的应用。
因此,对高分子薄膜的制备及其应用研究具有重要的意义。
一、高分子薄膜的制备方法1、溶液旋转涂敷法溶液旋转涂敷法是制备高分子薄膜的一种常用方法。
它通常通过将高分子物质溶解在溶剂中,将溶液滴在基材上,并利用旋转涂敷机器快速旋转以移除溶剂,形成平坦且均匀的薄膜。
这种方法简单易行、可控性强,可以制备出具有不同厚度和形貌的高分子薄膜,很适合于小批量制备和工艺优化。
2、静电纺丝法静电纺丝法是制备高分子薄膜的另一种方法。
该方法通过将高分子物质溶解在溶剂中,并利用静电纺丝机器施加高电压,将溶液从微细孔洞中拉伸出纤维。
在拉伸的过程中,由于蒸发速度的快慢,纤维表面的溶剂被部分挥发,从而形成具有孔隙结构的薄膜。
这种方法制备的薄膜具有高比表面积和多孔结构,适用于生物医学等领域。
二、高分子薄膜的应用研究1、电子领域高分子薄膜在电子领域中有着广泛的应用。
例如,在新型平板显示器中,高分子薄膜被用作液晶显示器的屏幕背光剂,能够在灯光下提供清晰的图像。
此外,高分子薄膜还被用作光电器件的绝缘材料和包裹保护材料,以防止化学腐蚀和水蒸气侵入。
2、光电子领域高分子薄膜在光电子领域中也有着重要的应用。
例如,高分子薄膜可以用作太阳能电池的光敏材料,将光能转化为电能。
此外,高分子薄膜还广泛应用于有机发光二极管(OLED)中,用于提供高效的发光材料。
3、生物医学领域高分子薄膜在生物医学领域中的应用也日益增多。
例如,高分子薄膜可以用作生物传感器的支撑材料,在诊断和治疗疾病方面具有重要的作用。
此外,高分子薄膜还可用作药物缓释材料,控制药物的释放速率和浓度,从而提高药物的疗效和安全性。
4、环境保护领域高分子薄膜在环境保护领域中也具有广泛的应用。
例如,高分子薄膜可以用作水处理中的隔离膜,使污染物得以过滤出去。
高分子分离膜发展

高分子分离膜发展高分子分离膜是一种具有微孔结构和分子筛效应的薄膜材料,广泛应用于分离、纯化和浓缩等领域。
近年来,随着科学技术的不断发展和应用需求的增加,高分子分离膜得到了广泛的研究和发展,取得了显著的进展。
高分子分离膜在水处理领域发挥着重要的作用。
水资源是人类赖以生存和发展的重要基础,而水的处理和利用对于保障人类的生活和环境的可持续发展至关重要。
高分子分离膜作为一种有效的水处理技术,可以实现对水中杂质、溶解物和微生物等的分离和去除,从而提高水的品质和净化效果。
例如,利用高分子分离膜可以实现海水淡化,将咸水转化为可供人类生活和工业用水的淡水,解决水资源短缺问题。
此外,高分子分离膜还可以应用于废水处理、饮用水净化和水资源回收等方面,为人类创造更加洁净和可持续的水环境。
高分子分离膜在生物医药领域具有广阔的应用前景。
随着人口老龄化和健康意识的提高,生物医药领域对于高效、精确的分离和纯化技术的需求日益增加。
高分子分离膜作为一种理想的分离材料,具有良好的生物相容性和选择性,可以应用于生物大分子的分离、纯化和浓缩等过程。
例如,利用高分子分离膜可以实现药物的纯化和提纯,提高药物的质量和疗效;同时,高分子分离膜还可以用于生物分子的分离和富集,如蛋白质的纯化、DNA的提取和细胞的分离等,为生物医药研究和临床诊断提供了重要的工具和技术支持。
高分子分离膜还在能源领域展示出了巨大的应用潜力。
能源是人类社会发展的基础和动力,而高分子分离膜作为一种能够实现能量转换和分离的关键材料,对于能源的合理利用和高效转化具有重要意义。
例如,高分子分离膜可以应用于燃料电池中的质子交换膜,实现氢离子的传输和电荷的分离,提高燃料电池的效率和稳定性。
高分子分离膜作为一种重要的分离材料,在水处理、生物医药和能源等领域具有广泛的应用前景和巨大的发展潜力。
随着科学技术的不断进步和应用需求的增加,相信高分子分离膜将在未来发展中发挥更加重要的作用,为人类的生活和社会发展做出更大的贡献。
高分子分离膜材料的发展与应用

高分子膜材料的发展与应用姓名:熊腾飞班级:材科jd1401学号:0121401101309班级序号:28摘要:作为膜分离技术的核心,膜材料越来越受到人们的重视。
目前膜材料的研究主要集中在已开发的功能高分子膜材料和无机膜材料。
相比无机膜材料,有机膜材料具有韧性好、成型性好、相容性好、空隙率大等优点,已成为成为研究的热点。
本文首先对高分子分离膜的概念,分离机理,膜的分类进行了简介。
全文主体是高分子分离膜的发展与应用,着重介绍了四类高分子膜材料的研究进展,包括天然高分子类、聚烯烃类、聚酰胺类以及聚砜类膜材料,涉及其特点、应用情况、缺点、改性方法等。
在文章结尾,总结了高分子分离膜面临的共性问题,并展望了最合适的解决方法。
关键词:高分子,膜材料,分离,改性1.引言随着科技的发展与社会的进步,人们对分离技术的要求逐渐提高。
特别是21世纪以来,药物缓释、肾脏透析膜、气体分离富集、海水淡化、污水处理、共沸物分离、食品加工等研究应用热点都离不开高水平的分离技术[1]。
传统的分离技术主要有沉淀、过滤、重结晶、筛分、蒸发、离子交换等。
然而,这些技术都伴随着大量能量的消耗。
相比之下,膜分离技术耗能较低,且过程相对简单,选择性高,被誉为“化学工业的明天”[2]。
膜分离技术的核心在于膜,可分为无机分离膜和有机分离膜。
无机分离膜难以成型,脆性强,抗冲击性有限,其低孔隙率也使其性能降低。
有机分离膜(也称高分子分离膜)很好的克服了这些缺点,不仅成型性好、韧性强,而且兼具环保、高选择性分离、生物相容性强、可设计性强的特点[3]。
然而,有机分离膜的发展也面临着一些挑战。
2.基本概念2.1高分子分离膜的定义及评价标准高分子分离膜,广义来讲,是指由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜,一般为固态或液态。
高分子分离膜之所以具有分离物质的功能,主要在于其选择透过性。
选择透过性的实现需要一定的推动力,例如压力差、浓度差、温度差或者电位差等。
我国高分子分离膜的应用分析

我国高分子分离膜的应用分析摘要:高分子分离膜是由高分子复合材料制成的具有分离流体混合物功能的膜。
在膜分离过程中,采用分离膜作为中间层。
在压差和浓差电位差的驱动下,通过不同的膜穿透率,使流体混合物中的组分在膜的两侧富集,达到分离、精制、浓缩和回收的目的。
单位时间内通过膜的流体量(透过速度)和不同物质的传输系数(分离系数)与某些物质的保留率之比是衡量膜性能的重要指标。
一、国内高分子分离膜发展史我国膜科学技术的发展始于1958年对离子交换膜的研究,20世纪60年代进入了一个开创性的发展阶段,1965年对反渗透技术进行了探索。
全国海水淡化之战始于1967年。
极大地促进了我国膜技术的发展。
从上世纪70年代的后期,高分子迎来了快速发展阶段。
并于上世纪80年代进入推广应用阶段。
20世纪80年代是气体分离和其它膜的发展阶段。
广泛的应用于不同的领域,但今天对于我们来说,特别是随着我国的工业制备分离膜的大量需求,使其具有其它聚合物所不具备的特性和特性。
聚合物分离膜的制备方法有流延法、坏溶剂凝胶法、微粉烧结法、直接聚合法、表面涂覆法、可控拉伸法、辐射化学蚀刻法和中空纤维纺丝法。
二、高分子分离膜的研究现状1、对于氢气的回收替代聚合物分离膜对氢气具有选择性,可有效用于合成气的调节、冶炼气中氢气的回收和液氨合成中氢气的回收。
这种技术在美国被广泛应用。
同时也为我国的高分子化工产业起到积极的示范作用。
2、有机气体的回收一些高分子材料对有机气体具有特殊的选择性和可过滤性。
分离膜用于回收有机气体,如塑料合成中单分子气体的回收、工业废气中有机物的回收、能源的利用、气体的净化等。
美国和西方国家生产的高分子分离膜广泛应用于化工和环境治理中。
3、用于天然气的回收天然气中含有CO2、H2O和H2S,是造成天然气质量低、输送管道情况下来进行,但是易腐蚀的情况是它的主要原因。
那么需要聚合物分离膜能有效去除这些有害物质,只有要这样的情况下才能更好的提高天然气质量,并且通有效的延长管道使用寿命。
高分子薄膜材料的开发与应用

高分子薄膜材料的开发与应用高分子薄膜材料是一种在现代科技中应用广泛的材料。
由于其独特的性质和广泛的应用领域,高分子薄膜材料的开发和应用已成为材料科学中的一个重要研究方向。
本文将从高分子薄膜材料的性质、制备方法和应用领域等方面进行阐述。
首先,高分子薄膜材料具有许多独特的性质。
首先是其机械性能优良,高分子材料具有良好的延展性和韧性,能够抵抗外部应力的作用并保持结构的完整性;其次是其化学稳定性好,高分子薄膜材料能够抵抗化学腐蚀,具有良好的耐候性;再次是其光学性能优异,高分子薄膜材料具有良好的透光性和折射率可调性,可以应用于光学器件的制备等领域;最后是其电学性能出色,高分子薄膜材料具有良好的导电性和介电性能,是制备柔性电子器件的重要材料。
其次,高分子薄膜材料的制备方法多种多样。
常见的制备方法包括溶液浇铸法、溶液拉伸法、溶液旋涂法和熔融法等。
溶液浇铸法是一种常用的制备方法,通过将高分子溶液均匀地倾倒到基材上,并通过蒸发溶剂使高分子溶液转变为固态薄膜。
溶液拉伸法则是通过将高分子溶液涂覆到拉伸的基材上,并在拉伸过程中使其凝固成薄膜,从而得到所需的高分子薄膜材料。
溶液旋涂法是将高分子溶液放置在旋涂机上,通过旋涂机的高速旋转使溶液均匀地分布在基材上,并通过高速旋转的离心力使溶液迅速成薄膜状态。
熔融法是将高分子材料粉末或薄片加热到熔融状态,然后通过刮涂或压制的方式将其均匀地涂覆到基材上。
最后,高分子薄膜材料的应用领域广泛。
高分子薄膜材料已成功应用于光电子器件、激光器件、电容器、纳米技术等领域。
在光电子器件领域,高分子薄膜材料可以用于制备太阳能电池、有机发光二极管等器件,其透明性和可撤销性使其成为可穿戴技术等领域的理想材料;在激光器件领域,高分子薄膜材料可以用于制备固态激光器的增益介质,具有较高的发光效率和稳定性;在电容器领域,高分子薄膜材料可以用于制备超级电容器,具有高能量密度和长周期寿命等特点;在纳米技术领域,高分子薄膜材料可以用于制备纳米尺度的模板和膜,用于纳米结构的加工和制备。
2024年高分子分离膜市场前景分析

2024年高分子分离膜市场前景分析引言高分子分离膜是一种用于分离混合物的薄膜材料,广泛应用于水处理、气体分离、食品加工、制药等领域。
随着环境保护和产业发展的要求,高分子分离膜市场呈现出快速增长的趋势。
本文将从市场规模、应用领域、竞争格局和发展趋势等角度分析高分子分离膜市场的前景。
市场规模高分子分离膜市场在过去几年中经历了快速增长,预计将继续保持增长势头。
根据市场调研公司的数据,2019年高分子分离膜市场规模达到XX亿美元,预计到2025年将增长至XX亿美元。
市场规模的增长主要受到水处理、食品加工和制药行业的驱动。
应用领域高分子分离膜在多个领域具有广泛的应用。
首先是水处理行业,在污水处理、海水淡化等方面有着重要作用。
其次是气体分离行业,用于天然气处理、空气分离等。
此外,高分子分离膜在食品加工、制药和化工等行业也有应用。
随着环保意识的提高和法规的推动,高分子分离膜在这些领域的应用将进一步扩大。
竞争格局高分子分离膜市场存在着激烈的竞争。
目前,市场上主要的竞争者包括国内外的膜制造商和供应商。
一些国际大型企业在技术研发和市场渠道上具有优势,而国内企业则凭借成本优势在国内市场有一定竞争力。
此外,新兴的技术公司也在不断涌现,推动市场的竞争进一步升级。
发展趋势高分子分离膜市场未来的发展将受多个因素的影响。
首先是技术创新。
随着研发水平的提高,新型高分子材料和分离技术不断涌现,将进一步提高膜分离效率和降低成本。
其次是环保倡导。
政府和社会对环境污染和资源浪费的关注将推动高分子分离膜在水处理和其他领域的应用扩大。
此外,产业结构的调整和市场需求的变化也将对市场的发展产生影响。
结论高分子分离膜市场在市场规模、应用领域、竞争格局和发展趋势等方面都呈现出积极的前景。
随着技术的进步和环保意识的提高,高分子分离膜的应用将进一步扩大。
然而,市场竞争激烈,企业需要继续加强技术研发和市场推广,以保持竞争优势。
同时,政府和行业协会也应加强支持和引导,促进高分子分离膜市场健康发展。
最新功能高分子膜材料应用进展

功能高分子膜材料应用进展功能高分子膜材料应用进展张帅(西安交通大学化学工程与技术学院, 陕西西安 710049)摘要:本文主要概述了四种功能高分子膜材料,根据其主要功能将其分为:化学功能膜材料、物理功能膜材料、物理化学过渡膜、生理功能膜材料。
对4种功能高分子膜材料进行了简单的介绍。
通过对其简单的应用,大致了解膜材料在我国各行业的应用情况,其中有些膜材料的应用价值相当高,值得进行深入研究。
认为我国应大力研究主要向高性能、低成本方向发展,发展新型绿色、环保的功能高分子膜材料以及绿色加工方法才是今后研究的主要方向。
关键词:功能高分子膜材料进展Functional polymer membrane materials application progressZAHNG Shuai(School of Chemical Engineering and Technology , Xi’an Jiaotong University , Xi’an710049 , China) Abstract:This paper mainly summarizes the four kind of functional polymer film material, according to their main functions will be divided into: chemical functional membrane materials, physical functional membrane materials, physical and chemical transition film, physiological function of film materials.4 kind of functional polymer film material has carried on the simple introduction.Through the simple application, overview the membrane material industries in our country, the application of some of the membrane material is of very high application value, worthy of further research.Think our country should vigorously research to develop in the direction of high performance and low cost, the development of new green functional polymer film material, environmental protection and green machining method is the main direction of future research.功能高分子膜材料其概念类似于功能高分子,功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。
高分子薄膜的制备及其应用研究

高分子薄膜的制备及其应用研究高分子薄膜是一种重要的材料,广泛应用于电子设备、光学器件、生物医学等领域。
其制备及应用研究已经成为热门话题之一。
一、高分子薄膜的制备高分子薄膜的制备方法主要包括溶液法、熔融法、拉伸法和层层自组装法等。
(一)溶液法溶液法通常使用高分子溶液,溶液中含有单体或预聚物,通过溶液的挥发、凝固形成薄膜。
这种方法优点是制备简单、成本低,但缺点是薄膜的厚度和均匀性难以控制。
(二)熔融法熔融法主要是将高分子加热熔融,在某种条件下快速冷却形成薄膜。
该方法制备的薄膜质量好,但需要高温,一些高性能的聚合物很难熔融而不分解。
(三)拉伸法拉伸法是将高分子薄片进行拉伸制备的方法,可以得到高度拉伸的高分子薄膜。
该方法制备的薄膜的机械性能优异,并且具有方向性,但需要较高的技术要求。
(四)层层自组装法层层自组装法是一种逐层将高分子薄膜沉积在基底上的方法,每层薄膜之间通过一种化学键连接,使得薄膜有均匀的厚度和良好的质量。
该方法具有高温、高压不需要,制备工艺简单等优点。
二、高分子薄膜的应用高分子薄膜以其优异的性能和良好的制备可控性,在光电器件、电子设备、生物医学等领域有广泛的应用。
(一)光电器件高分子薄膜在光电器件中的应用主要包括有机发光二极管(OLED)、有机太阳能电池(OPS)等。
其中,OLED作为一种发光器件,具有颜色纯正、亮度高等优点,被广泛应用于显示器、灯具等方面,而OPS则是通过将有机半导体附着在电极上,形成光电转换的元件,具有环保、柔性等特点。
(二)电子设备高分子薄膜广泛应用于电子设备中的屏幕保护片、触摸屏、电容式触摸屏等领域。
这些薄膜由于其高硬度、高透明度等性质在手机、平板等电子设备中成为不可或缺的材料。
(三)生物医学高分子薄膜在生物医学领域的应用也很广泛。
例如,用于包裹和输送药物的纳米粒子表面经常被涂上用于细胞增殖和组织再生的高分子薄膜;或将高分子薄膜用于人造器官的支架等。
三、发展趋势随着科技的不断发展,高分子薄膜在越来越多的领域得到应用,对于其制备方法和性能的控制提出了更高的要求。
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高分子膜的发展应用
【摘要】:薄膜材料的发展以及应用,薄膜材料的分类,如金刚石薄膜、铁电薄膜、氮化碳薄膜、半导体薄膜复合材料、超晶格薄膜材料、多层薄膜材料等。
各类薄膜在生产与生活中的运用以及展望。
【关键词】:薄膜;金刚石;铁电;氮化碳;半导体;超晶格
1 膜材料的发展
在科学发展日新月异的今天,大量具有各种不同功能的薄膜得到了广泛的应用,薄膜作为一种重要的材料在材料领域占据着越来越重要的地位。
自然届中大地、海洋与大气之间存在表面,一切有形的实体都为表面所包裹,这是宏观表面。
生物体还存在许多肉眼看不见的微观表面,如细胞膜和生物膜。
生物体生命现象的重要过程就是在这些表面上进行的。
细胞膜是由两层两亲分子--脂双层膜构成,它好似栅栏,将一些分子拦在细胞内,小分子如氧气、二氧化碳等,可以毫不费力从膜中穿过。
膜脂双层分子层中间还夹杂着蛋白质,有的像船,可以载分子,有的像泵,可以把分子泵到膜外。
细胞膜具有选择性,不同的离子须走不同的通道才行,比如有K+通道、Cl-通道等等。
细胞膜的这些结构和功能带来了生命,带来了神奇。
2 膜材料的分类
近年来,随着成膜技术的飞速发展,各种材料的薄膜化已经成为一种普遍趋势。
薄膜材料种类繁多,应用广泛,目前常用的有:超导薄膜、导电薄膜、电阻薄膜、半导体薄膜、介质薄膜、绝缘薄膜、钝化与保护薄膜、压电薄膜、铁电薄膜、光电薄膜、磁电薄膜、磁光薄膜等。
目前很受人们注目的主要有一下几种薄膜。
2.1金刚石薄膜
金刚石薄膜的禁带宽,电阻率和热导率大,载流子迁移率高,介电常数小,击穿电压高,是一种性能优异的电子薄膜功能材料,应用前景十分广阔[2]。
近年来,随着科技的发展,人们发展了多种金刚石薄膜的制备方法,比如离子束沉积法、磁控溅射法、热致化学气相沉积法、等离子化学气相沉积法等.成功获得了生长速度快、具有较高质量的膜,从而使金刚石膜具备了商业应用的可能。
金刚石薄膜属于立方晶系,面心立方晶胞,每个晶胞含有8个C原子,每个C原子采取sp3杂化与周围4个C原子形成共价键,牢固的共价键和空间网状结构是金刚石硬度很高的原因.金刚石薄膜有很多优异的性质:硬度高、耐磨性好、摩擦系数效、化学稳定性高、热导率高、热膨胀系数小,是优良的绝缘体。
利用它的高导热率,可将它直接积在硅材料上成为既散热又绝缘的薄层,是高频微波器件、超大规模集成电路最理想的散热材料。
利用它的电阻率大,可以制
成高温工作的二极管,微波振荡器件和耐高温高压的晶体管以及毫米波功率器件等。
金刚石薄膜的许多优良性能有待进一步开拓,我国也将金刚石薄膜纳入863新材料专题进行跟踪研究并取得了很大进展、金刚石薄膜制备的基本原理是:在衬底保持在800~1000℃的温度范围内,化学气相沉积的石墨是热力学稳定相,而金刚石是热力学不稳定相,利用原子态氢刻蚀石墨的速率远大于金刚石的动力学原理,将石墨去除,这样最终在衬底上沉积的是金刚石薄膜。
2.2铁电薄膜
铁电薄膜的制备技术和半导体集成技术的快速发展,推动了铁电薄膜及其集成器件的实用化。
铁电材料已经应用于铁电动态随机存储器(FDRAM)、铁电场效应晶体管( FEET)、铁电随机存储器( FFRAM)、IC卡、红外探测与成像器件、超声与声表面波器件以及光电子器件等十分广阔的领域[3]。
铁电薄膜的制作方法一般采用溶胶-凌胶法、离子束溅射法、磁控溅射法、有机金属化学蒸汽沉积法、准分子激光烧蚀技术等.已经制成的晶态薄膜有铌酸锂、铌酸钾、钛酸铅、钛酸钡、钛酸锶、氧化铌和锆钛酸铅等,以及大量的铁电陶瓷薄膜材料。
2.3氮化碳薄膜
1985年美国伯克利大学物理系的M.L.Cohen教授以b-Si3N4晶体结构为出发点,预言了一种新的C-N化合物b-C3N4,Cohen计算出b-C3N4是一种晶体结构类似于b-Si3N4,具有非常短的共价键结合的C-N化合物,其理论模量为4.27Mbars,接近于金刚石的模量4.43 Mbars.随后,不同的计算方法显示b-C3N4具有比金刚石还高的硬度,不仅如此, b-C3N4还具有一系列特殊的性质,引起了科学界的高度重视,目前世界上许多著名的研究机构都集中研究这一新型物质. b-C3N4的制备方法只要有激光烧蚀法、溅射法、高压合成、等离子增强化学气相沉积、真空电弧沉积、离子注入法等多种方法。
在CNx膜的诸多性能中,最吸引人的当属其可能超过金刚石的硬度,尽管现在还没有制备出可以直接测量其硬度的CNx 晶体,但对CNx膜硬度的研究已有许多报道。
2.4半导体薄膜复合材料
20世纪80年代科学家们研制成功了在绝缘层上形成半导体(如硅)单晶层组成复合薄膜材料的技术。
这一新技术的实现,使材料器件的研制一气呵成,不但大大节省了单晶材料,更重要的是使半导体集成电路达到高速化、高密度化,也提高了可靠性,同时为微电子工业中的三维集成电路的设想提供了实施的可能性。
这类半导体薄膜复合材料,特别使硅薄膜复合材料已开始用于低功耗、低噪声的大规模集成电路中,以减小误差,提高电路的抗辐射能力。
2.5超晶格薄膜材料
随着半导体薄膜层制备技术的提高,当前半导体超晶格材料的种类已由原来的砷化镓、镓铝砷扩展到铟砷、镓锑、铟铝砷、铟镓砷、碲镉、碲汞、锑铁、锑锡碲等多种。
组成材料的种类也由半导体扩展到锗、硅等元素半导体,特别是今年来发展起来的硅、锗硅应变超晶格,由于它可与当前硅的前面工艺相容和集成,格外受到重视,甚至被誉为新一代硅材料。
半导体超晶格结构不仅给材料物理带来了新面貌,而且促进了新一代半导体器件的产生,除上面提到的可制备高电子迁移率晶体管、高效激光器、红外探测器外,还能制备调制掺杂的场效应管、先进的雪崩型光电探测器和实空间的电子转移器件,并正在设计微分负阻效应器件、隧道热电子效应器件等,它们将被广泛应用于雷达、电子对抗、空间技术等领域。
2.6多层薄膜材料
多层薄膜材料已成为新材料领域中一支新军。
所谓多层薄膜材料,就是在一层厚度只有钠米级的材料上,再铺上一层或多层性质不同的其他薄层材料,最后形成多层固态涂层。
由于各层材料的电、磁及化学性质各不相同,多层薄膜材料会用有一些奇异的特性。
目前,这种制造工艺简单的新型材料正受到各国关注,已从实验室研究进入商业化阶段,可以广泛应用于防腐涂层、燃料电池及生物医学移植等领域。
1991年,法国特拉斯.博斯卡大学的Decher首先提出由带正电的聚合物和带负电的聚合物组成两层薄膜材料的设想,由于静电的作用,在一层材料上添加另外一层材料非常容易,此后,多层薄膜的研究工作进展很快。
通常,研究人员将带负电的天然衬材如玻璃片等,浸入含有大分子的带正电物质的溶液,然后冲洗、干燥,再采用含有带负电物质的溶液,不断重复上述过程,每一次产生的薄膜材料厚度仅有几钠米或更薄。
由于多层薄膜材料的制造可采用重复性工艺,人们可利用机器人来完成,因此这种自动化工艺很容易实现商业化。
目前,研究人员已经或即将开发的多层薄膜材料主要有以下几种:①制造具有珍珠母强度的材料。
②新型防腐蚀材料。
③可使燃料电池在高温条件下工作的多层薄膜材料[4]。
3 膜材料的应用
人们在惊叹细胞膜奇妙功能的同时,也在试图模仿它,仿生一直以来就是材料设计的重要手段,这就是薄膜材料。
它的一个很重要的应用就是海水的淡化。
虽然地球上70%的面积被水覆盖着,但是人们赖以生存的淡水只占总水量的2.5%~3%,随着人口增长和工业发展,当今世界几乎处于水荒之中。
因此将浩瀚的海水转为可以饮用的淡水迫在眉睫。
淡化海水的技术主要有反渗透法和蒸馏法,反渗透法用到的是具有选择性的高分子渗透膜,在膜的一边给海水施加高压,使水分子透过渗透膜,达到膜的另一边,而把各种盐类离子留下来,就得到了淡水。
反渗透法的关键就是渗透膜的性能,目前常用有醋酸纤维素类、聚酰胺类、聚苯砜对苯二甲酰胺类等膜材料.这种淡化过程比起蒸法法,是一种清洁高效的绿色方法。
利用膜两边的浓度差不仅可以淡化海水,还可以提取多种有机物质。
工业生产中,可用膜法过滤含酚、苯胺、有机磺酸盐等工业废水,膜法过滤大大节约了成本,有利于我们的生存环境。
膜的应用还体现在表面化学上面。
在日常生活中,我们会发现在树叶表面,水滴总是呈圆形,是因为水不能在叶面铺展。
喷洒农药时,如果在农药中加入少量的润湿剂(一种表面活性剂),农药就能够在叶面铺展,提高杀虫效果,降低农药用量。
更重要的,研究人员还将膜材料用于血液透析,透析膜的主要功能是移除体内多余水份和清除尿毒症毒素,大大降低了肾功能衰竭患者的病死率[1]
4 展望膜材料的未来
迄今,人们已经设计和开发出了多种不同结构和不同功能的薄膜材料,这些材料在化学分离、化学传感器、人工细胞、人工脏器、水处理等许多领域具有重要的潜在应用价值,被认为将是21世纪膜科学与技术领域的重要发展方向之一。
参考文献:
[1]医疗设备信息.2007,(27)8.
[2]稀有金属材料与工程.2007,(36)8增刊1.
[3]硅酸盐通报.2008,(27)3.
[4]周志华,金安定,赵波,朱小蕾. 材料化学.化学工业出版社,2006,1第一版.。