本周(6月12日至6月18日),国际顶级学术期刊《自然》(Nature)和《科学》(Science)再次聚焦高分子材料科学领域,特别是在高性能膜材料方面取得多项突破性进展。这些研究为水处理、气体分离、能源存储等应用带来了新的可能性。以下为本周要闻综述。
一、自组装纳米片膜实现超高盐度水淡化
《自然》杂志6月12日报道,美国麻省理工学院(MIT)与沙特阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)合作,利用嵌段共聚物自组装技术,制备出具有垂直取向纳米通道的聚合物膜。该膜在水通量和盐截留率方面均突破传统反渗透膜的性能上限。实验显示,对于高浓度盐水(如海水),水通量提升3倍以上,脱盐率超过99.9%,且抗污染能力显著增强。这一成果为低能耗海水淡化提供了新材料方案。
二、共价有机框架膜革新二氧化碳分离
《科学》6月14日刊发中国科学院院士团队的研究,他们通过界面聚合方法,在多孔基底上生长出连续、无缺陷的共价有机框架(COF)薄膜。该膜对二氧化碳/氮气混合气的分离选择性高达100以上,二氧化碳渗透率较传统聚合物膜提高一个数量级。这种高性能膜可应用于烟道气碳捕集和天然气净化,有望大幅降低碳捕集成本。
三、离子化聚合物膜实现高效锂提取
《自然》6月16日在线发表澳大利亚莫纳什大学的研究,团队设计了一种含磺酸基团的微孔聚合物膜,用于盐湖卤水中锂离子的选择性萃取。该膜利用离子交换与尺寸筛分协同机制,对锂离子的选择性是钠离子的1000倍以上,且可连续运行数月性能不衰减。这项技术为新能源电池原料的可持续供应开辟了新途径。
四、仿生质子交换膜助力氢燃料电池
《科学》6月17日报道,美国劳伦斯伯克利国家实验室受生物质子通道启发,合成了一种主链含氟、侧链含磷酸基团的嵌段聚合物膜。该膜在高温低湿条件下仍保持高质子传导率,且机械强度优异。氢燃料电池测试表明,功率密度比商用Nafion膜提高40%,有望推动燃料电池汽车商业化。
五、智能响应膜实现按需分离
《自然》6月18日发表瑞士洛桑联邦理工学院的研究,他们开发了一种热响应性聚合物膜,通过改变温度可可逆地调节膜孔径,从而实现对不同尺寸分子的按需分离。这种智能膜在药物纯化和生物大分子分离中展现出巨大潜力。
本周《自然》《科学》发布的高性能膜材料研究成果,涵盖了水处理、气体分离、资源提取、能源转化和智能分离等多个方向。这些创新不仅揭示了高分子材料在分子尺度上的设计原理,也为解决全球性挑战提供了切实可行的技术路径。随着材料制备方法的成熟和规模化应用,高性能膜材料将在可持续发展中扮演愈发关键的角色。辑
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更新时间:2026-10-30 14:30:51