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石墨烯的新使命——对话化学学院仿生疏散膜团队

2018-03-22

导语:

2017年12月8日,凯时尊龙化学学院赵勇教授、王女副教授及其相助者的最新研究效果“仿生温度响应石墨烯膜用于门控及分子疏散”(Bioinspired graphene membrane with temperature tunable channels for water gating and molecular separation)在线刊登在Nature子刊《Nature Communications》,赵勇教授与王女副教授为配合通讯作者,2015级博士生刘敬崇为第一作者,凯时尊龙为第一通讯单位。

 

“智能筛子”巧构想

这一效果的起源泉源于赵勇教授与王女副教授配合肩负的一个仿生疏散膜设计与制备的国家自然科学基金重点项目。他们的使命就是制备出像筛子一样的疏散膜,将某一物质在混淆物中选择性疏散出来。此前,他们已研制出油水疏散、乳液疏散与油油疏散膜,在此基础上,他们希望设计出具有更小精度的疏散膜,可实现纳米标准下分子的疏散。同时,这个疏散膜要“智能”,即其孔径可受外界刺激而改变。这样就可以通过一个疏散膜实现差别尺寸分子的梯度疏散,简化操作办法,并有望在重大系统的污水处置惩罚中大显神通。

师法自然获灵感

为了选择合适的质料来制备该疏散膜,团队经由大宗文献调研与仔细思量,最终将眼光瞄准了石墨烯。石墨烯具备高强度与优异的导电性,在科研领域运用普遍。除此之外,石墨烯膜中层层堆叠片层之间的纳米间距,为物质的传输提供了绝佳的二维通道,是较为理想的质料。团队进一步运用仿生头脑解决石墨烯疏散膜孔径可由外界刺激而调理这一科学问题。

为了维持自身水分平衡,植物叶片气孔在高温时关闭避免脱水,在低温时翻开蒸发水汽。受此启发,团队制备了一种温度响应高分子与石墨烯复合的疏散膜。该智能高分子具有高温下缩短,低温下膨胀这一特征,借此,该团队实现了石墨烯疏散膜孔道的低温翻开和高温闭合。

多方起劲出效果

为了能在国际上率先做出效果,该团队的2015级博士生刘敬崇举行了长达两年的起劲钻研,他做了大宗实验,在两位先生的指导下一直优化实验条件,重复探讨所制备疏散膜的温度响应疏散性能。

王女副教授强调了研究历程中的一个小细节。刘敬崇在实验之初做了一系列差别条件的实验,效果显示中心有两个点的效果与以往文献中的报导不符。经由重复实验,他们从实验效果和理论上论证了其准确性,并从这两个点出发,进一步优化实验条件。这一细节成为项目突破的要害。

同时,项目的乐成也是相助的效果,2016年赵勇教授在哈佛访学时代,与上海大学一位专攻响应高分子质料的先生多次讨论相助,在该事情的机明确释部分提出了很是有价值的建议;最后的机理盘算部分也获得了澳洲国立大学盘算化学专业先生的资助。

 

结语:一项科研效果的降生,离不开饱满的科研热情与深挚的知识储备,离不开绝妙的灵感与构想,离不开对细节的掌握与探讨,离不开重复的实验与剖析,也离不开团队之间的相助。新的一年,愿凯时尊龙科研团队追求卓越敢为人先,取得越发丰富的效果!

 

采访:李欣欣 曾嘉琪 刘昕睿 谭莉莎

策划/文案:李欣欣 曾嘉琪

设计:杨彦卓

鸣谢:化学学院

编审:门户网站总编总监事情室

投稿:geoos@buaa.edu.cn

 



审核:审核人参数设置未翻开 编辑:曹嘉辉

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