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过滤器的基本原理非常简单:较小的物体会滑过孔洞,留下较大的物体。 但想象一下,如果通过增加孔洞的大小,实际上可以使过滤器更具选择性,而不是更少。 这听起来似乎自相矛盾,但事实上,根据《科学》杂志当前一期的一份报告,研究人员已成功制造出能够做到这一点的膜。
这种新型网由北卡罗来纳州三角研究园三角研究所的蒂莫西·默克尔及其同事开发,由玻璃状无定形聚合物和二氧化硅颗粒组成。 与嵌入金属氧化物或其他纳米颗粒的类似膜(表现出渗透性降低)不同,这种二氧化硅颗粒聚合物膜具有更高的渗透性。 然而,它们优先允许较大的分子(如丁烷)通过,同时保留较小的分子(如甲烷)。 “用一个类比来说,如果你把网上的孔洞做得足够大,乒乓球、网球和篮球都能穿过去,”北卡罗来纳州立大学的团队成员理查德·斯庞塔克解释说。“使用我们的膜,我们实际上可以实现高渗透性和反向选择性——换句话说,我们的网优先让篮球通过。”
这种膜可能在海水淡化、环境清理以及其他涉及分子分离的任务中证明是有用的。 作者指出,这些分离最常使用能源和资本密集型技术(如蒸馏、吸收和吸附)来完成。 相比之下,纳米复合膜成本低、能源效率高且环境友好。