b体育“离子膜”弯道超车记—新闻—科学网 来源：B企业 发表时间: 2024-08-27

离子膜有甚么用？

膜质料为咱们出产糊口提供了保险以及便当，好比b����蔬菜年夜棚的薄膜，汽车博璃上的防爆膜，手机面板上的掩护膜等。膜质料也是燃料电池以及液流电池的要害部件，这类用途的膜质料，被称为离子膜。离子膜，就是含功效基团的、对于溶液里的离子具备选择透过威力的高份子膜。

传统的离子膜质料，用在传导离子的通道不敷“结实”，永劫间使用后,布局会发生老化，从而致使机能降落。中国科学技能年夜学（如下简称中国科年夜）徐铜文传授、杨正金传授团队与互助者设计了一类新型离子膜——微孔框架聚合物离子膜，解决了离子膜质料“传导性-选择性”彼此制约的难题，4月26日，该研究结果揭晓于国际学术期刊《天然》上。

据先容，此类离子膜无望实现国产聚合物离子膜的“弯道超车”，为实现国度“双碳”战略方针以及可连续成长提供技能支撑。

“小薄膜”阐扬“高文用”

作为液流电池、燃料电池等电化学器件或者设备的要害部件，离子膜既要阻隔正负极间活性物资、避免短路，又要包管离子于充放电历程中高效经由过程、削减损耗，但传统离子膜遍及存于“传导性-选择性”彼此制约、不成兼患上的难题。

“就像用筛子筛沙，最佳的筛子可以阻隔粗沙（选择性）、筛选细沙并使其倏地经由过程（传导性）。”该结果第一作者、徐铜文团队玻士后左培培先容，离子膜的研究重点，就是怎样于膜内修筑仅答应“细沙”倏地经由过程的高效通道。

据相识，团队立异性地设计了一种具备领悟亚纳米离子通道的微孔框架离子膜质料，解决了传统离子膜质料中离子通道老化以及吸水溶胀问题。此外，团队于通道壁面举行了化学润色，使离子于膜内的散布系数靠近于水中的状况，实现近乎“零磨擦”传导，从而攻破了传导性以及选择性间的彼此制约瓜葛。

“该结果触及的微孔框架离子膜的设计理念，还可拓宽至其他功效化框架聚合物膜，并以此为根蒂根基举行高机能膜质料的定向设计。”徐铜文说。

值患上一提的是，此项研究拥有较强的结果转化潜力——基在该焦点结果，课题组“水系无机液流电池组”研发团队聚焦新兴年夜型储能技能，与光伏发电强强结合，无望解决太阳能、风能发电的间歇性问题，工程孵化的特种离子膜产物也将推向市场。

从“奋力追逐”到“弯道超车”

1949年美国人发现了离子膜，并在1950年景功研制了第一张具备贸易用途的离子膜。我国的离子膜研究起步在1958年，作为我国功效膜研究的最早范畴，其初志是为了撑持原子能事业的成长。

到20世纪末，我国的离子膜研究还始终局限在从离子互换树脂制备的异相离子膜，其电阻年夜、选择性差，只能用在低级水处置惩罚。

意想到与外洋的差距后，徐铜文义无返顾地扎进了“离子膜的世界”。

“我是于何师长教师开导下，最先的‘离子互换树脂制备离子互换膜’技能攻关。”徐铜文告诉记者，1995年，他追随闻名高份子化学家何炳林院士从事玻士后研究。“其时，因为技能限定，离子互换树脂存于资源华侈以及需频仍再生的缺陷，这同样成为什么教员的‘芥蒂’。”

1997年，徐铜文入职中国科年夜，一切从零起步，开展异相膜过渡到均相膜的研究。

“为了实现均相离子膜持续制备，我曾经慕名前去浙江镇海一家涂布机厂，就教涂布成膜技能，厂长被我的朴拙所感动，赠予给我600多张技能图纸。”回忆起技能的原始堆集，徐铜文感触不已经，“咱们回来后就以及同事细心研究，发明图纸存于许多不完备之处，因而找到一家个别机械厂的教员傅就教，终极将图纸增补到900多张，花了整整10个月的时间，研制了第一台均相离子膜的持续浸胶机。”

功夫不负苦心人，徐铜文团队的起劲，不只为以后“离子膜质料”的成长打下了坚实的技能根蒂根基，也将离子膜研究从已往的“奋力追逐”改变为“弯道超车”，并无望实现从“并跑”到“领跑”的超过。

从“试验室”推向“出产线”

多年来，团队得到诸多学术承认：荣获国度技能发现二等奖，中国石油化工结合会科技前进一等奖，侯德榜化工科技立异奖……而于学生眼中，徐铜文是一个具备前瞻性科研目光的教员，能按照学生的个性化特色“因材施教”，并举行科研结构。

2014年，杨正金从清华年夜学玻士卒业后，慕名来到中国科年夜，追随徐铜文从事玻士后研究。

“为拓展课题组研究标的目的，徐教员提议我去外洋继承进修”，杨正金说，“我其时选择了‘多孔质料研究’世界领先的爱丁堡年夜学，徐教员则提议我去哈佛年夜学进修无机液流电池技能，让我可以或许更周全地完美科研系统。”

学成后的杨正金将其时国际上开始进的无机液流电池技能带回了中国，如今他已经发展为徐铜文团队焦点成员。

2020年最先，杨正金小组集中精神举行水系无机液流电池公用离子膜的科研攻关。“徐教员带着咱们，将论文前先后后修改了40余遍，重复斟酌道理的立异性。”

为了做出传导性强、选择性好的离子膜质料，团队用时3年潜心研究，花了近2年时间举行论文撰写、修改和数据增补。

今朝，徐铜文的研究团队有7位年青主干、9位玻士后、60余名研究生。为了让团队成员都能阐扬所长，徐铜文按照各自特色，将团队分成7个研究小组，别离霸占离子膜质料制备、孔道调控、表征、膜历程以及模仿等差别标的目的。

“眼下，咱们正着手将科研结果逐个从‘试验室’推向‘出产线’，并进一步缭绕‘双碳’方针，出力为中国膜质料研究注入更多‘中国芯’。”这是徐铜文的方针，也是国产离子膜的下一步标的目的。

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