據(jù)美國物理學家組織網11月(yuè)28日(北京時間)報道,最近,英國(guó)劍橋大(dà)學(xué)科學家開(kāi)發出一種名為“集合滲透震動”(collective osmotic shock,COS)的新(xīn)方法來製造多孔納米材料,可大大提高製造效率,在水資源過濾、發光設備製造和化學傳(chuán)感器等方麵具有廣(guǎng)闊(kuò)應用前景。新研究發表在《自然?材料(liào)學》上。
人們以前認(rèn)為,要製造多(duō)孔材料必須有主輔(fǔ)成分,輔料成分既要和主料(liào)成分相連,還要與外界相通,這樣才能便於清除,輔料成分除去後,就在主材(cái)料上留下(xià)小孔。而(ér)在新(xīn)方法中,輔料成分完全被包入主料中(zhōng)形成陣列,利用輔(fǔ)料的滲透力和結構形成納(nà)米孔,更加高效靈活。
論(lùn)文領導(dǎo)作者、劍橋大學卡文迪許實驗室的埃(āi)森?西瓦尼(ní)亞說:“這種方法就像化學課(kè)上把鹽水氣(qì)球放在淡水浴中,演示怎樣能把鹽從氣球中取出。鹽無法離開氣球,但水會不斷進入,不斷衝淡氣球(qiú)中(zhōng)的鹽(yán)度。更多水進入後,氣球會漲起(qǐ)甚至爆裂,鹽就被完全釋放(fàng)出來。”
“在我們的(de)實驗中基本也是如此。輔料被陷落在(zài)主材料的成(chéng)分中,產生了一係列微小爆裂,由此(cǐ)和外界(jiè)連通而釋放出被包在其中(zhōng)的輔料成分,給主材料打開許多(duō)小孔。” 西瓦尼(ní)亞說,這種獨特的工藝也可用來開發過濾器,能清除水中極微小的染料顆粒。目前,這是一種有效的過(guò)濾係統,可幫助貧困國家獲(huò)得淡水,還可以用於過濾地(dì)下水,清除工業廢水中的重(chóng)金屬。隨著進一步開發,它還能(néng)成為一種低技術含量低耗能的海水淡化路線。
研究(jiū)人員還(hái)和光子與光電學專家合作,用新工藝製作的材料做成電極模板,用在發光設備(bèi)中(zhōng)。由於材料微孔具有(yǒu)獨特的堆(duī)積式陣列,提供了一種高效多光子層,能吸收微量的化(huà)學物質(zhì)而改變顏色,可用(yòng)在傳感器(qì)或光學組件中。西瓦尼亞還指出,目前他(tā)們還(hái)在進一步開發(fā)該技術在多方麵的應用,如(rú)太陽能電池、超級(jí)電容電極、燃料電池等。
總編輯圈點:
由於具備密度低、強度高、重量輕、隔(gé)音(yīn)隔(gé)熱等(děng)連續介質材料所不具(jù)備的特點,多孔材料一直受到材料學家的青睞。再加之納米材(cái)料的特殊性能,納米多(duō)孔材料更是成為(wéi)科學家關注的熱點。然而,以往製備納米多孔材料的過(guò)程複雜且昂貴,不僅要通過傳統方法移除材料(liào)中的小組分形成納米孔,且必須對小組(zǔ)分材料有所考慮(lǜ),使用多(duō)重金屬組分。新方法使製備方法大大簡化(huà),成本也大(dà)幅降低,這無疑為這種用途廣泛的特殊材料(liào)鋪平了通向應用的道路。
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