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芳綸納米纖維因其高機械強度和熱穩(wěn)定性而成為有前景的有機納米結(jié)構(gòu)單元，被廣泛應(yīng)用于制造用于分離膜。然而，按現(xiàn)有方法制備的芳綸納米纖維通常直徑較小，導(dǎo)致形成的分離膜過于致密，限制了納濾膜的分離效率。

  近期，迪肯大學(xué)類前沿材料研究院（IFM）類偉巍教授研究團(tuán)隊成功的通過將二甲基甲酰胺作為二次去質(zhì)子化溶劑添加到二甲亞砜中以提供溫和的變形環(huán)境的方法，改良了現(xiàn)有的芳綸納米纖維的制備方法,將纖維直徑從納米級帶到了亞微米級。然后，通過調(diào)節(jié)改良的芳綸納米纖維溶液濃度用于制備具有更大孔徑分布和更高表面電荷的納濾膜。通過此方法制備的芳綸納米纖維納濾膜的水通量最高可達(dá)410 L m^?2h^?1bar^?1, 比目前的商業(yè)納濾膜的水通量高了40倍有余. 同時，得益于芳綸納米纖維的高機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性，使用此方法制備的納濾膜具有超穩(wěn)定納米通道，在 4 至 10 的廣泛 pH 值范圍內(nèi)保持超過 194 L m^?2h^?1bar^?1 的高水通量，并在超過120小時的測試中表現(xiàn)出優(yōu)異的長效穩(wěn)定性。本工作研發(fā)的芳綸納米纖維變形方法提供了一種新的思路來調(diào)控芳綸納米纖維直徑分布，同時本文提供的膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計打破了現(xiàn)有的納濾膜在滲透性和選擇性之間平衡點，為設(shè)計下一代納濾膜提供了一種創(chuàng)新的方法。相關(guān)研究成果以“Solvent-Induced Deformation of Aramid Nanofibers for Ultrahigh-Flux Nanofiltration Membranes” 為題發(fā)表在Advanced Functional Materials上。馬宇熹為本文的第一作者，通訊作者為劉丹教授和類偉巍教授。

圖1.液相重組芳綸納米纖維的變形機理以及形貌結(jié)構(gòu)表征。

圖3. 原始和液相重組芳綸納米纖維納濾膜的表面粗糙度，表面電荷和親疏水表征

 圖5. 液相重組芳綸納米纖維納濾膜的穩(wěn)定性測試和性能比較。

  參考文獻(xiàn)：Ma, Y., Qin, S., Yang, G., Wang, L., Yang, T., Zang, H., ... & Lei, W. (2023). Solvent‐Induced Deformation of Aramid Nanofibers for Ultrahigh‐Flux Nanofiltration Membranes. Advanced Functional Materials, 2309722.

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202309722

作者簡介

馬宇熹

馬宇熹，本科畢業(yè)于蘇州大學(xué)，2021年至今在迪肯大學(xué)先進(jìn)材料研究院攻讀博士學(xué)位。就讀期間主要從事于二維材料以及芳綸納米纖維的剝離，分離膜的孔道調(diào)控和膜在水凈化以及可再生能源領(lǐng)域的應(yīng)用研究。在Advanced Functional Materials, Nano Energy, Chemical Engineering Journal, Small, Journal of Environmental Chemical Engineering, Global Challenges等期刊共發(fā)表11篇文章。

劉丹教授

澳大利亞迪肯大學(xué)先進(jìn)材料研究院（IFM）副教授，博士生導(dǎo)師，2015年澳大利亞優(yōu)秀青年學(xué)者，2020年澳大利亞未來學(xué)者。主要致力于先進(jìn)二維納米材料和功能納米復(fù)合材料以及在新型納米濾膜，熱管理器件和新能源等應(yīng)用研究。近年來在本領(lǐng)域發(fā)表國際SCI論文180余篇，包括Nature Communications，Joule，Adv. Energy Mater，J. Am. Chem. Soc， Adv. Mater， Advance Science，ACS Nano，Angew. Chem. Int. Ed 等。

類偉巍教授

澳大利亞迪肯大學(xué)先進(jìn)材料研究院（IFM）副教授，先進(jìn)功能材料和等離子體技術(shù)研究組組長，博士生導(dǎo)師，2014年澳大利亞優(yōu)秀青年學(xué)者，2022年澳大利亞未來學(xué)者。長期從事新型功能二維納米材料和制備技術(shù)的研究工作，在二維功能材料，納米復(fù)合材料，新能源環(huán)境材料器件等方面取得了一些列重要成果。迄今已在Joule，Nature Communications，J. Am. Chem. Soc，Angew. Chem. Int. Ed，Adv. Mater，Adv. Energy Mater，ACS Nano， Small，Nano Energy，ACS Energy Letter等本領(lǐng)域具有國際影響力的刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇。