納米膜的案例
《Science Advances》酶交聯(lián)水凝膠納米膜，長期血糖調(diào)節(jié)！
Hwang
教授
漢陽大學(xué)
Dong Yun Lee
教授
團(tuán)隊
展示了一種
多層水凝膠納米膜籠策略
，能夠保護(hù)細(xì)胞免受高剪切應(yīng)力的影響，并通過干擾細(xì)胞間相互作用來
減少免疫反應(yīng)
。
水凝膠納米膜由單酚改性的乙二醇?xì)ぞ厶呛屯该髻|(zhì)酸制成，它們相互交聯(lián)，
通過酪氨酸酶介導(dǎo)的反應(yīng)在細(xì)胞表面形成納米水凝膠膜
。此外，在小鼠β細(xì)胞球體上進(jìn)行了水凝膠納米膜形成，用于胰島移植應(yīng)用。評估了對身體應(yīng)激的細(xì)胞保護(hù)作用和免疫保護(hù)作用。最后，將籠養(yǎng)的小鼠β細(xì)胞球體移植到1型糖尿病小鼠模型中
并成功調(diào)節(jié)其血糖水平。總體而言，基于酶促交聯(lián)的水凝膠納米膜籠罩方法將為基于細(xì)胞的療法的臨床應(yīng)用提供一個新平臺。相關(guān)論文以題為
Novel enzymatic cross-linking–based hydrogel nanofilm caging system on pancreatic β cell spheroid for long-term blood glucose regulation
發(fā)表在《
S
cience Advances
》上。
主圖
圖
1
基于酶促交聯(lián)的 LbL 水凝膠納米膜籠系統(tǒng)的 β 細(xì)胞球體移植的代表性方案。
圖
2
GC-T 和 HA-T 的合成和表征，通過 SA-Ty 進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。
圖
3
單細(xì)胞表面的 LbL 水凝膠納米膜。
圖
4
L6 水凝膠納米膜對 β 細(xì)胞球體的封裝。
展開 ：MOFs強化兩性聚合物納米流體膜
利用非平衡分子動力學(xué)模擬壓力下ZIF-8@ZNPM膜內(nèi)流體傳質(zhì)行為，測試過程中ZNPM兩性聚合物納米基元膜孔發(fā)生明顯形變，然而ZIF-8@ZNPM膜的納米孔始終保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。水分子在ZIF-8@ZNPM膜納米孔內(nèi)的傳輸速率高達(dá)（~41.7 molecules.nm-2.ns-1），較兩性聚合物納米基元膜ZNPM（~0.5 molecules.nm-2.ns-1）提升>80倍，與文獻(xiàn)報道的碳納米管水傳輸速率相當(dāng)（圖3）。ZIF-8在兩性聚合物納米粒子界面處限域生長，能有效增強納米通道剛硬性，形成納米流體超快傳輸，增加納米孔尺寸和連通性可以進(jìn)一步強化傳質(zhì)。
圖3. ZIF-8@ZNPM納米流體傳質(zhì)行為。(a) 模擬壓力下透過ZNPM和ZIF-8@ZNPM納米通道的水分子數(shù)與時間的關(guān)系；(b) 水分子在ZNPM和ZIF-8@ZNPM納米通道內(nèi)的傳輸速率分布圖；(c) 由分子動力學(xué)模擬計算的ZNPM、ZIF-8和ZIF-8@ZNPM的水滲透性；(d) ZNPM和ZIF-8@ZNPM納米通道結(jié)構(gòu)及其水分子傳輸模型示意圖。
ZIF-8@ZNPM納米流體膜在錯流條件測試下，對剛果紅/硫酸鈉分離選擇性為9.2，水滲透性達(dá)到～200 L m-2 h-1 bar-1，膜的水滲透通量與操作壓力的變化呈線性關(guān)系，表明ZIF-8@ZNPM納米流體膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，納米通道不會被擠壓變形，相較于目前報道的聚合物納濾膜以及由CNTs, GOs, MOFs和COFs制備的納米流體膜性能有顯著提升，且在長期服役過程中保持穩(wěn)定的膜結(jié)構(gòu)和分離性能（圖4）。
展開 哈工大冷勁松教授團(tuán)隊《中國科學(xué)》綜述：形狀記憶聚合物微納米纖維膜在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展
哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松教授團(tuán)隊就近10年形狀記憶聚合物微納米纖維膜的制備技術(shù)、結(jié)構(gòu)形貌、驅(qū)動方法及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)論述。文章總結(jié)了由靜電紡絲技術(shù)制備的形狀記憶聚合物微納米纖維膜的多種結(jié)構(gòu)，包括無紡、核殼、中空、取向纖維等結(jié)構(gòu)（Fig3）及其不同的驅(qū)動方式，包括熱驅(qū)動、磁驅(qū)動、水驅(qū)動等驅(qū)動方法。隨后，文章對形狀記憶聚合物微納米纖維膜在骨組織支架、骨組織修復(fù)、神經(jīng)支架（Fig10）及細(xì)胞培養(yǎng)等方面的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)。最后，該團(tuán)隊對目前形狀記憶聚合物材料其他結(jié)構(gòu)在血管直接、氣管支架、骨修復(fù)藥物及細(xì)胞載體、動脈瘤、血栓和心臟貼片等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了概括，并對形狀記憶聚合物微納米纖維膜未來的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
圖文速遞
圖3 不同結(jié)構(gòu)的纖維無紡結(jié)構(gòu)（a）[30]；核殼結(jié)構(gòu)（b）[33]；中空結(jié)構(gòu)（c）[34]和取向纖維（d）[37]
圖10 在第9天，在（A）P5，（B）P5C0.5，（C）P5C1和（D）P5C2納米纖維上培養(yǎng)PC12細(xì)胞表達(dá)的NF200[45]
形狀記憶聚合物微納米纖維膜在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展相應(yīng)文章發(fā)表于《中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué)》雜志上，相信這篇綜述對相關(guān)領(lǐng)域的研究者具有重要的參考價值。
全文連接：
https://doi.org/10.1360/N092018-00126
來源：高分子科學(xué)前沿
展開 天津工業(yè)大學(xué)林佳弘特聘教授/李婷婷副教授課題組《CEJ》：日光驅(qū)動串珠型可重復(fù)抗菌醫(yī)用熔噴電紡微納米纖維過濾復(fù)合膜的構(gòu)筑
圖1 PPCL@PDA/TAEG/PCL/ZIF8抗菌復(fù)合膜制備過程
抗菌微納米纖維膜過濾和抗菌性能表征
圖2 (a) PPCL@PDA/TAEG/PCL-ZIF8抗菌復(fù)合膜的過濾效率； (b) PPCL@PDA/TAEG/PCL-ZIF8抗菌復(fù)合膜對PM2.5的過濾效率
由圖2可知，隨著ZIF-8含量的增加，復(fù)合膜的過濾效率逐漸增加，而且攔截小分子的能力逐漸加強。當(dāng)ZIF-8的含量增加到0.9%時，復(fù)合膜的過濾效率最高，且在直徑為500 nm的超細(xì)顆粒時去除效率達(dá)到99%以上。病菌的直徑大小為0.5-5 μm左右，選擇和PM2.5同樣粒徑為2.5 μm的粒子以評估復(fù)合膜對病菌的攔截能力。隨著ZIF-8含量增加，復(fù)合膜過濾效率對應(yīng)增加，過濾效率最終達(dá)到99.99%。
圖3 (a) 串珠式過濾器空氣過濾示意圖； (b) 串珠結(jié)構(gòu)示意圖及抗菌復(fù)合膜掃描電鏡；(c) 空氣中細(xì)菌通過單根納米纖維的攔截機(jī)制及抗菌復(fù)合膜掃描電鏡
當(dāng)空氣中的有害物質(zhì)通過復(fù)合膜時，由于微納米纖維結(jié)構(gòu)使得復(fù)合膜過濾掉空氣中的大部分顆粒物，同時由于復(fù)合膜的抗菌作用，微生物在經(jīng)過復(fù)合膜時會被殺滅，從而達(dá)到凈化空氣的作用，串珠式過濾器的優(yōu)異去除效率有助于納米纖維能夠有效攔截病菌和空氣雜質(zhì)，而納米尺寸的珠子卻能減少填充密度并減輕過濾器阻力(見圖3)。
展開 
南京工業(yè)大學(xué)孫世鵬《JMCA》封面：基于靜電紡絲納米纖維制備耐有機(jī)溶劑納濾膜方向取得進(jìn)展
分離回收這些有機(jī)溶劑傳統(tǒng)采用的蒸餾、萃取等方法存在著諸如能耗較高、溶劑損耗大等弊端，高分子耐溶劑納濾膜由于具有分離精度高、可操作性強等優(yōu)勢成為研究熱點。然而高分子納濾仍然存在一些瓶頸限制了其應(yīng)用，如①高分子材料的抗溶劑性較差，易在溶劑中發(fā)生溶脹或溶解；②傳統(tǒng)相轉(zhuǎn)化膜結(jié)構(gòu)致密，膜阻力較高，導(dǎo)致傳統(tǒng)耐溶劑復(fù)合膜的溶劑通量普遍較低等。
日前，南京工業(yè)大學(xué)膜科學(xué)技術(shù)研究所孫世鵬教授團(tuán)隊研發(fā)出一種新型耐溶劑納米纖維復(fù)合膜。實驗室基于高壓溶液靜電紡絲法制備支撐層，①通過化學(xué)交聯(lián)法在聚合物鏈間形成穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)以及在極性溶劑中的化學(xué)穩(wěn)定性；②通過采用靜電紡絲納米纖維基膜，利用其孔隙率高，孔道彎曲率低的特點降低基膜傳質(zhì)阻力，且納米纖維膜相對于傳統(tǒng)非對稱基膜而言具有非常良好的機(jī)械強度。
圖1. (a) 傳統(tǒng)非溶劑致相分離法制備的納濾膜致密皮層有較高的傳質(zhì)阻力，(b) 高壓靜電紡絲法制備的高通量復(fù)合膜為低彎曲率的貫通孔結(jié)構(gòu)，降低了基膜傳質(zhì)阻力。水合肼交聯(lián)法提高了聚丙烯腈材料在極性溶劑中的穩(wěn)定性。
通過高壓溶液靜電紡絲法直接在接收器上堆積的納米纖維較為疏松，可以在高溫高壓下對其進(jìn)行后處理以降低表面粗糙度。在水合肼溶液中進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)制備出有良好耐溶劑性能的改性PAN基膜，再通過界面聚合法制備得到聚酰胺選擇層。在特殊膜結(jié)構(gòu)的作用下，交聯(lián)PAN納米纖維基膜的機(jī)械強度要強于傳統(tǒng)相轉(zhuǎn)化PAN膜20倍，且由于其低膜阻的特點提高了交聯(lián)劑在膜內(nèi)的傳質(zhì)分散，提高了對膜主體交聯(lián)的均勻性，提高了聚丙烯腈基膜在極性溶劑中的穩(wěn)定性。
圖2. (a) 兩種交聯(lián)膜的物理外觀對比說明納米纖維膜在水合肼溶液中交聯(lián)程度更高,(b)兩種交聯(lián)膜的機(jī)械強度對比，(c) 高壓電場的誘導(dǎo)作用提高了PAN鏈段在纖維中的取向性， 使其具有了較高的機(jī)械強度。
展開 蘇州大學(xué)劉莊教授課題組：細(xì)胞膜衍生的納米藥物在癌癥治療中的應(yīng)用
除了具備高生物相容性以外，不同種類的細(xì)胞膜還具有不同的特性，如癌細(xì)胞膜能使納米顆粒主動靶向至同源癌細(xì)胞，血小板膜與紅細(xì)胞膜能使納米顆粒具備免疫逃避能力等；近期，還有研究者利用細(xì)胞分泌的天然納米囊泡或工程化的細(xì)胞膜納米囊泡來進(jìn)行癌癥治療，本質(zhì)上也是利用了生物膜的高生物相容性以及生物界面性能。由于這些特性，生物膜衍生的納米藥物在癌癥治療領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。
蘇州大學(xué)劉莊教授課題組對生物膜衍生的納米藥物在癌癥治療領(lǐng)域的前沿進(jìn)展進(jìn)行了綜述（見下圖）。該綜述重點討論了各種細(xì)胞膜包裹納米顆粒以及納米細(xì)胞膜囊泡的制備方法、生物相容性、載藥量、靶向性、療效等，小結(jié)了生物膜衍生的納米藥物在癌癥治療領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。雖然生物膜衍生的納米藥物在納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得了一些有趣的進(jìn)展，但仍有諸多挑戰(zhàn)亟待解決：（1）用細(xì)胞膜包裹納米顆粒時，細(xì)胞膜的正確朝向難以保證；（2）在對細(xì)胞膜或納米細(xì)胞膜囊泡進(jìn)行額外修飾時，可能會影響到它們的磷脂雙分子層以及膜蛋白，進(jìn)而使它們失去原有的功能；（3）在用細(xì)胞膜包裹納米顆粒時，難以保證細(xì)胞膜對納米顆粒有100%的覆蓋率，使得納米顆粒仍可能被免疫系統(tǒng)識別并清除；（4）生物膜衍生的納米藥物的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
未來工作中，在以下幾個方面的努力將進(jìn)一步推動生物膜衍生的納米藥物的發(fā)展：（1）進(jìn)一步探索生物膜種類，找到具有更加獨特性質(zhì)的生物膜結(jié)構(gòu)來進(jìn)行納米藥物的設(shè)計與制備；（2）在雜交膜包裹納米顆粒的設(shè)計中，可以嘗試更多不同種類細(xì)胞膜的組合，以應(yīng)對不同的疾病；（3）在細(xì)胞膜包裹納米顆粒的操作中，可以采用專業(yè)的設(shè)備與方法，如微流控法等，提高包裹的效率與覆蓋率，保證細(xì)胞膜上功能蛋白的朝向。
展開 哈工大邵路團(tuán)隊在高效溫室氣體捕集分離膜及納米復(fù)合界面評價方向取得突破
膜分離技術(shù)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)高效CO2捕集分離的新型低碳技術(shù)。聚合物分離膜具有成本低，加工型號等優(yōu)點，但氣體滲透性能與選擇性之間存在此消彼長的制約關(guān)系，即Robeson’s upper bound。然而隨著工業(yè)迅速發(fā)展，降低碳排放的需求日益倍增，傳統(tǒng)的聚合物分離膜性能逐漸落后。具有超高比表面積，高度規(guī)整次納米級孔道結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)框架材料（MOFs）的出現(xiàn)為分離膜材料提供了新的機(jī)遇。但純的MOF膜合成過程復(fù)雜，加工難度大，難以大規(guī)模應(yīng)用，因此催生了MOFs為納米填料的復(fù)合分離膜，這種納米復(fù)合膜結(jié)合了聚合物的優(yōu)良加工性和MOFs高效的氣體篩分能力，極大地提高了聚合物膜的分離潛力，豐富了分離膜的材料選擇。
日前，哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院教授、城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室成員邵路團(tuán)隊基于UiO-66型MOF的合成后表面官能化，制備了具有帶有反應(yīng)性烯丙基的UiO-66-MA納米顆粒，并將其與帶有雙鍵的PEO大分子單體共混，通過紫外引發(fā)自由基交聯(lián)得到了具有良好界面結(jié)合性能和高效CO2分離能力的納米復(fù)合膜。
圖a為納米復(fù)合膜的制備過程，圖b為UiO-66-NH2，UiO-66-MA的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圖c為復(fù)合膜的3D結(jié)構(gòu)示意
UiO-66-MA與PEO交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間的共價連接極大地改善了UiO-66-MA的分散性，促進(jìn)了CO2在膜內(nèi)的傳輸。同時良好的界面結(jié)合可以避免非選擇性孔洞等缺陷的形成，不會影響復(fù)合膜的氣體選擇性。該納米復(fù)合膜的CO2滲透通量最高可達(dá)1439 Barrer，超越了upperbound及眾多PEO基的CO2分離膜。
展開 江雷院士團(tuán)隊Joule：實現(xiàn)仿生納米多孔膜高效捕獲“藍(lán)色能源”
同時，增加膜的孔隙尺寸，轉(zhuǎn)化為微米或納米尺度，可進(jìn)行如水凝膠和復(fù)合材料的設(shè)計開發(fā)，并應(yīng)用于DNA測序、生物傳感、水凈化、過濾以及鹽淡化等領(lǐng)域。
作者在文末指出，新材料的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)，特別是納米制造和液體-膜界面處離子傳輸機(jī)制的探索，將進(jìn)一步揭示納米流體行為，進(jìn)而推動工業(yè)化進(jìn)程。作者相信，仿生納米多孔膜的發(fā)展將在能源收集和智能設(shè)備設(shè)計開發(fā)等領(lǐng)域激發(fā)新的火花。
論文網(wǎng)址：
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(20)30445-1
展開 諾菲納米：1600mm最寬幅納米銀導(dǎo)電膜正式投入運營
近日，由蘇州諾菲納米科技有限公司主導(dǎo)建設(shè)的首條世界最寬幅1600mm納米銀生產(chǎn)線已正式投入運營。1600mm的寬幅，已達(dá)到目前世界透明導(dǎo)電膜最大寬幅的極值，其研發(fā)過程中極難攻克的2關(guān)在于：寬幅提升后的均勻性需控制在10%以內(nèi)、MD方向與TD方向阻抗一致的調(diào)節(jié)。環(huán)顧全球，有能力并且已攻克這一技術(shù)難題的企業(yè)屈指可數(shù)，諾菲納米堪稱科技工業(yè)領(lǐng)域的翹楚。
該項目自2017年12月開始籌建，歷時10個月，總投資超1億元，可廣泛應(yīng)用于最大120寸電容屏、智能建筑窗膜、車載觸控等。諾菲納米是國內(nèi)規(guī)模最大、技術(shù)最領(lǐng)先的納米銀產(chǎn)業(yè)基地，是全球高性能納米銀線材料領(lǐng)軍企業(yè)。
過去的10個月中，諾菲納米根據(jù)自有的生產(chǎn)工藝條件，從設(shè)計、到產(chǎn)線的調(diào)整、到整線的試運行，都在不斷挑戰(zhàn)自己、突破工業(yè)極限。諾菲生產(chǎn)的納米銀線的主要技術(shù)指標(biāo)包括直徑，長徑比及均一性都取得了長足的進(jìn)步。在第九屆“中國國際納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)博覽會”(CHInano)上發(fā)布的最新的納米銀產(chǎn)品11納米銀線，徹底解決了納米銀線在手機(jī)應(yīng)用上的外觀瓶頸，是納米銀線柔性手機(jī)屏產(chǎn)品化的革命性創(chuàng)新。
創(chuàng)始人兼CTO潘克菲與第一卷1600mm寬幅納米導(dǎo)電膜
如此驕人成績的背后，更是有著一份成就它的必然性！無論從設(shè)備的先進(jìn)性、工藝的成熟性、還是從人員整體的技術(shù)高水準(zhǔn)來說，諾菲納米都位居全球領(lǐng)先地位。
就工藝層面而言，從納米銀線的提純、合成到墨水的配置、到涂布工藝的優(yōu)化，每一步工藝都在原有的基礎(chǔ)上不斷的調(diào)整、挑戰(zhàn)、突破、再優(yōu)化。
再就人員配置而言，公司初創(chuàng)團(tuán)隊匯聚了來自普林斯頓、斯坦福、通用電氣、麥肯錫等世界著名學(xué)府和五百強企業(yè)的國內(nèi)外精英。
展開 曼徹斯特大學(xué)李加深團(tuán)隊《ACS AMI》：變廢為寶-回收可樂瓶制備的多層級多孔納米纖維膜高效捕獲PM2.5及模擬病毒
利用回收的塑料瓶制備納米纖維膜，開發(fā)空氣過濾產(chǎn)品可以兼顧以上兩方面的問題。
在空氣污染物過濾設(shè)備中使用靜電紡絲工藝制備的納米纖維膜已是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共識。高比表面積的多孔纖維膜一般被認(rèn)為有比較高的過濾效率。通過對靜電紡絲得到的原生纖維進(jìn)行溶液浸泡后處理可以改變纖維的表面形貌，使原來光滑的纖維表面產(chǎn)生納米級多孔結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到增加其表面積的目的。
圖1 不同溶劑處理30分鐘的回收PET纖維的SEM圖像。(a)無水乙醇；(b)丙酮；(c) 1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)/乙醇(1:1 wt %)；(d) NMP/乙醇(1:1 wt %)，乙醇沖洗；(e) NMP/乙醇(3:5 wt %)；和(f) NMP/乙醇(1:3 wt %)。
后處理溶劑選擇是成功制備靜電紡絲表面多孔或高粗糙度纖維的關(guān)鍵點之一。因此，可以誘導(dǎo)PET發(fā)生重結(jié)晶，進(jìn)而改變形貌的溶劑都被選擇用來處理PET納米纖維膜，并將處理前后的樣品實施形貌和其他表征。
圖2 空氣過濾試驗示意圖。
病毒，包括近年引起大流行的COVID-19 冠狀病毒，本質(zhì)上是一種蛋白類大分子，其尺寸一般為亞微米級。已有廣泛的研究證實，含有SARS-COV-2病毒的人體體液是傳播COVID-19的主要途徑。考慮到操作病毒的危險性，本實驗使用生物實驗室常用的熒光蛋白模擬病毒，對PET膜進(jìn)行含病毒水霧的過濾性能測試。可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過NMP處理后的PET纖維膜可以更高效的攔截?zé)晒獾鞍住Ｒ虼丝梢钥隙ǖ氖牵?jīng)過后處理的高粗糙度的纖維膜的過濾效果要優(yōu)于原生光滑纖維。這歸功于其粗糙的纖維表面對外來顆粒有更多的攔截和捕獲機(jī)會。
展開 北航《Science》子刊：超高滲透能量轉(zhuǎn)換的蘑菇狀納米通道陣列膜！
遺憾的是，以前報道的膜，都不能滿足超高功率密度、優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性和大規(guī)模制造的所有關(guān)鍵要求。
在此，來自北京航空航天大學(xué)的高龍成等研究者，研究了一種具有超薄選擇層和超高孔隙密度的大規(guī)模、健壯的蘑菇狀納米通道陣列膜，在500倍的鹽度梯度下產(chǎn)生的功率密度高達(dá)22.4 W·m?2，是大型膜中是最高的。相關(guān)論文以題為“Large-scale, robust mushroom-shaped nanochannel array membrane for ultrahigh osmotic energy conversion”發(fā)表在Science Advances上。
論文鏈接：
https://advances.sciencemag.org/content/7/21/eabg2183
海水和河水之間的滲透能，是一種大規(guī)模的可再生、可持續(xù)的能源，通過反向電滲析(RED)可直接轉(zhuǎn)化為電能。在RED系統(tǒng)中，離子選擇性輸運膜是最重要的部分之一。然而，傳統(tǒng)的薄膜，由于其高電阻而表現(xiàn)出較差的功率密度。為了提高能量轉(zhuǎn)換能力，人們已經(jīng)開發(fā)了兩種典型的方法。第一個是納米孔，單納米孔的存在降低了膜的厚度，表明其具有超高的功率密度。不斷努力發(fā)展成高孔密度的多孔膜，但關(guān)鍵的力學(xué)問題仍未解決。另一種方法是生物激發(fā)納米通道膜(BNMs)，它們是由兩層分離膜物理結(jié)合而成，分別起著選擇層和支撐層的作用。通過增加有效孔密度和減小膜厚度，可實現(xiàn)高輸出功率密度。
然而，薄膜(特別是選擇性層)的厚度最小化，受到了力學(xué)問題的限制(通常是在數(shù)百納米甚至更大的尺度上)。另一方面，納米通道密度的最大化受到不同直徑，和周期尺寸(通常在106到1010cm?2之間)納米通道之間不匹配的限制。由于力學(xué)失效的原因，進(jìn)一步增加納米通道的密度是有限的。
展開 
靜電紡絲納米纖維在膜法水處理方面的應(yīng)用
由于納米纖維膜的高表面粗超度，由疏水材料制備的納米纖維膜通常具有更高的表面接觸角，因此更適用于膜蒸餾過程。并且，有大量研究通過調(diào)整紡絲溶液或者后處理方法制備超疏水納米纖維復(fù)合膜，從而進(jìn)一步提高膜材料在膜蒸餾過程中的穩(wěn)定性。另外，該綜述還討論了改性納米纖維膜對重金屬的吸附回收及其殺菌作用。
【總結(jié)與展望】
本文總結(jié)了納米纖維膜在膜法水處理方向的最新研究進(jìn)展,包括納米纖維膜制備的主要影響因素、納米纖維膜的后處理改性方法以及納米纖維膜在膜法水處理方面的應(yīng)用及其存在的問題。雖然納米纖維膜針對水處理過程的研發(fā)工作已經(jīng)取得了令人矚目的進(jìn)展，但仍然具有廣闊的進(jìn)步空間。作者提出了靜電紡絲納米纖維膜仍需改善的幾個方面：（1）超細(xì)納米纖維的制備。靜電紡絲所制備的納米纖維尺寸通常在100納米至1微米之間。而由這些尺寸的納米纖維重疊覆蓋而成的納米纖維膜孔徑通常在微濾范圍內(nèi)。為了進(jìn)一步縮小膜孔徑、提高納米纖維膜的截留效果、有效支撐復(fù)合膜皮層，有必要研究如何通過靜電紡絲得到直徑低于100納米的超細(xì)纖維。（2）增強復(fù)合膜皮層與納米纖維膜基體的結(jié)合力。由于納米纖維膜的高表面粗糙度及高表面孔隙率，納米纖維基體與表面皮層的結(jié)合作用及其在長期使用過程中的穩(wěn)定性還需進(jìn)一步研究及優(yōu)化。（3）納米纖維膜的膜污染問題。同樣由于納米纖維膜的高表面粗糙度及高孔隙率，污染物容易停留在納米纖維膜的表面及內(nèi)部，難以清洗。如何通過選擇基體材料、調(diào)整膜孔徑、及有效的后處理方法減輕膜污染仍需更深入的系統(tǒng)研究。（4）靜電紡絲可用于制備得到多種功能化納米結(jié)構(gòu)，例如中空納米纖維、取向納米纖維等。而如何在工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)這些功能納米纖維尚需從業(yè)人員的努力。
本稿由南洋理工大學(xué)王蓉教授研究團(tuán)隊撰寫。
展開 一種用于高性能保溫的超薄氣凝膠微/納米纖維膜
這種優(yōu)異的性能可歸因于高孔隙率(>90%)、相互連接的多孔納米結(jié)構(gòu)和孔徑低于氣體分子的平均自由程。這些固有特性使氣凝膠能夠有效地防止熱傳遞。
然而，零維氣凝膠粉末具有固有的脆性和吸濕性缺點，限制了其可穿戴應(yīng)用。相比之下，由天然纖維和合成纖維組成的纖維材料由于其理想的可穿戴性、可用性和可負(fù)擔(dān)性而被廣泛用于保暖。然而，商用纖維材料具有較大的孔徑(通常>100 μm)和有限的孔隙率(通常<50%)，這使得它們無法通過限制氣體分子的運動來抑制空氣熱傳導(dǎo)這些固有的瓶頸嚴(yán)重阻礙了它們的隔熱效果，從而限制了在極冷和多風(fēng)環(huán)境下保持人體溫度的能力。
減小纖維直徑被認(rèn)為有利于實現(xiàn)高孔隙率而孔徑較小，從而通過減少對流擴(kuò)散來約束更多的換熱。靜電紡絲作為最先進(jìn)的微/納米纖維制造方法，可以很容易地合成連續(xù)纖維膜，纖維直徑變小，孔隙率增加，孔隙結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)，在高性能保溫材料的制造中有前景。然而，目前的靜電紡絲纖維仍然存在一些關(guān)鍵的限制，包括孔徑不夠小(通常>2μm)、孔隙度不夠等因素極大地限制了材料的使用。因此，創(chuàng)造一種可行的和通用的策略來開發(fā)既有效的空氣絕緣又具有動態(tài)耐磨性的保溫材料面臨巨大的挑戰(zhàn)。
02
成果掠影
近期，東華大學(xué)丁彬教授和張世超研究員團(tuán)隊針對開發(fā)具有優(yōu)異保溫性能的氣凝膠納米纖維膜取得最新進(jìn)展。該文通過非均質(zhì)靜電紡絲和水分誘導(dǎo)溶液鑄造相結(jié)合的策略來創(chuàng)建分層細(xì)胞結(jié)構(gòu)的氣凝膠微/納米纖維膜(CAMMs)，以實現(xiàn)舒適的抗風(fēng)保暖。這些纖維內(nèi)的納米孔具有納米尺度的特征孔徑(<66 nm)，可以通過Knudsen效應(yīng)阻礙空氣分子的運動和熱傳導(dǎo)，從而獲得優(yōu)異的保溫性能(低導(dǎo)熱系數(shù)為14.01 mW/mK)。此外，定制的封閉單元即使在高風(fēng)速環(huán)境下也能有效地阻礙熱對流，并提高機(jī)械性能(拉伸應(yīng)力增加到3.4倍)。
展開 50-600nm厚度的高遷移率、柔性大面積石墨烯薄膜
50-600nm厚度的高遷移率、柔性大面積石墨烯薄膜
50-600nm厚度的高遷移率、柔性大面積石墨烯薄膜
來源 | Nano-Micro Letters 原文 | https://doi.org/10.1007/s40820-023-01032-6 01 背景介紹 石墨烯納米膜是石墨烯的體相形態(tài)之一，其繼承了單層石墨烯的原子結(jié)構(gòu)和電子、聲子行為特征，同時具有寬的作用截面、長的載流子弛豫時間，是良好的熱學(xué)、電學(xué)以及光電研究平臺。目前，石墨烯納米膜的可控制備尚未實現(xiàn)。本文以氧化石墨烯(GO，杭州高稀科技)/聚丙烯腈(PAN)復(fù)合薄膜為前驅(qū)體，利用基底替換和協(xié)同石墨化策略，制備了大面積、密堆積的組裝石墨烯納米膜(nMAG)(橫向尺寸，20cm；厚度范圍，50-600 nm)。nMAG具有良好的電學(xué)性能：載流子遷移率，1540 cm2V?1 s?1；電導(dǎo)率，2.04 MS m?1；載流子壽命4.7 ps。將其應(yīng)用于電磁屏蔽，nMAG的高電導(dǎo)率降低了其最低商用厚度(100 nm，20 dB)；將其應(yīng)用于紅外探測，nMAG的強光致熱發(fā)射效應(yīng)將石墨烯/硅二極管的響應(yīng)波長從1.5 μm擴(kuò)展到了4 μm。此外，作者將nMAG(200 nm)和聚乙烯醇(PVA)層層組裝成10 μm厚的石墨烯膜，通過PVA的分解構(gòu)建nMAG氣體逸散通道，抑制氣囊的產(chǎn)生、降低組裝石墨烯厚膜的褶皺密度，進(jìn)而提升薄膜導(dǎo)電、導(dǎo)熱能力。 展到了4 μm。此外，作者將nMAG(200 nm)和聚乙烯醇(PVA)層層組裝成10 μm厚的石墨烯膜，通過PVA的分解構(gòu)建nMAG氣體逸散通道，抑制氣囊的產(chǎn)生、降低組裝石墨烯厚膜的褶皺密度，進(jìn)而提升薄膜導(dǎo)電、導(dǎo)熱能力。 02 成果掠影 浙江大學(xué)高超課題組以氧化石墨烯(GO，28 μm，杭州高稀科技)/聚丙烯腈(PAN)薄膜為前驅(qū)體，利用基底替換和協(xié)同石墨化策略，制備了大尺寸和緊密堆疊的組裝石墨烯納米膜(nMAG，橫向尺寸20 cm，厚度范圍50-600 nm)。
展開 哈工大邵路課題組封面文章：金屬有機(jī)框架穿織高效二氧化碳捕集膜及納米復(fù)合界面評價新方法
碳排放的控制與全人類的生存息息相關(guān)，大力發(fā)展清潔能源技術(shù)的同時急需開發(fā)有效的CO2捕集技術(shù)，二膜分離技術(shù)是一種能夠高效分離CO2的新型低碳技術(shù)。近年來，隨著膜分離技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的聚合物膜性能逐漸落后，而無機(jī)分子篩膜受限于合成難度和高成本，目前難以大規(guī)模發(fā)展，因此催生了混合基質(zhì)膜，即將多孔納米粒子填充到傳統(tǒng)的聚合物膜中，利用多孔無機(jī)材料促進(jìn)氣體在膜內(nèi)的傳輸以及改善選擇性。在眾多的多孔填料中，金屬有機(jī)框架（MOFs）由于其高度規(guī)整的次納米級孔結(jié)構(gòu)和超高的比表面積近年來備受矚目，其獨特的有機(jī)無機(jī)雜化性質(zhì)使研究人員可以根據(jù)不同用途對MOF進(jìn)行多種多樣的化學(xué)修飾。對于混合基質(zhì)膜，納米填料在聚合物中的分散性對混合基質(zhì)膜的性能起決定性作用，因此通過表面修飾提高M(jìn)OF與聚合物之間的相容性的研究具有重要意義。
【成果簡介】
近日哈爾濱工業(yè)大學(xué)邵路課題組采用UiO-66類型MOF作為納米填料，紫外交聯(lián)的PEO體系作為聚合物體系。通過對氨基化的UiO-66-NH2進(jìn)行氨基化，使其接枝上具有高反應(yīng)活性的烯丙基，得到可參與自由基反應(yīng)的UiO-66-MA，從而在制膜過程中能夠使UiO-66-MA與PEO大分子單體進(jìn)行聚合，以獲得良好的界面性能。結(jié)果表明UiO-66-NH2在PEO交聯(lián)膜中的分散較差，出現(xiàn)了明顯的團(tuán)聚，并且對復(fù)合膜的性能提高較少。而添加了UiO-66-MA的復(fù)合膜中，MOF顆粒分散良好，且氣體滲透性能得到了較大程度的提高，CO2的滲透通量最高可達(dá)1439 Barrer，超過了目前大部分CO2親和性分離膜。13C NMR 和原子力顯微鏡等表征表明UiO-66-MA與PEO之間形成了共價鏈接，因此具有良好的界面性能。
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