水分子和細(xì)菌非常微小,人的裸眼無法看到,科學(xué)家一般以納米為單位來標(biāo)注其大小。但在顯微鏡下,水分子和細(xì)菌的大小則迥然不同。單個(gè)水分子的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1納米,而大多數(shù)細(xì)菌的大小則有幾百納米。
紐約州立大學(xué)水牛城分校的化學(xué)家扎維德·羅扎耶夫領(lǐng)導(dǎo)的研究小組,使用嵌段共聚物合成出一種新式納米膜,該納米膜含有直徑約為55納米的孔隙,這種孔隙的大小足以讓水分子成為“漏網(wǎng)之魚”,但細(xì)菌卻無法通過;而且,嵌段共聚物擁有的特殊屬性能讓孔隙平均分布于該納米膜上。
羅扎耶夫表示,商用膜在孔隙密度或孔隙大小的一致性方面都存在局限,但新式納米膜上的孔隙分布均勻,孔隙的大小也整齊劃一,該膜可作過濾膜使用。并且,這個(gè)直徑為55納米的孔隙是迄今為止科學(xué)家使用嵌段共聚物制造出的最大的孔隙。增大孔隙會增加水流、降低成本、節(jié)省時(shí)間。另外,直徑為50納米到100納米的孔隙也足夠小,任何細(xì)菌都無法通過。
新納米膜擁有的特殊屬性要?dú)w功于其原始材料嵌段共聚物。嵌段共聚物由化學(xué)結(jié)構(gòu)不同且較短的聚合物交替構(gòu)成。這兩個(gè)聚合物會相互排斥,但在另一端會緊緊依附在一起形成一個(gè)聚合物。當(dāng)許多嵌段共聚物混雜在一起時(shí),它們之間的相互排斥力會讓它們采用一種有規(guī)則的、交替的模式集合在一起。這個(gè)自我組裝過程最終得到的結(jié)果就是一個(gè)由兩類不同聚合物組成的固體納米膜。
為了讓該納米膜上的孔隙平均分布,羅扎耶夫團(tuán)隊(duì)移除了其中的一種聚合物?紫断鄬^大是因?yàn)榻M成原初嵌段共聚物的分子具有類似于試管刷狀的獨(dú)特結(jié)構(gòu)。
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