我國科學家團隊發現編織晶界

　　28日從中山大學獲悉（xī），該校化學學院鄭治坤教授團隊成功製備（bèi）出高韌性、高（gāo）彈性、高機械強度的二維晶體（tǐ）薄膜，並報告了一種利用犧牲性小分子結構導向試劑導向相鄰（lín）晶疇形（xíng）成編織晶界結構的製備方法，有望擴展晶體膜在分離、光電、柔性器件等領域的應用，相（xiàng）關成果在《自然》雜誌上刊發。

　　從（cóng）原油到汽（qì）油、柴油等成品油，往（wǎng）往需要經過（guò）蒸餾、催化等工序分（fèn）離不同物質。從大型煉油塔的建造和維護，到加熱消耗的能源，石油化工近80%成本花在分離上。膜分離法成為化工（gōng）生產領域降低能（néng）源消耗、削減加工成本、提高分離（lí）效率和產品純度的（de）一（yī）條“出路”。

　　傳統有機高分子材料製成的分（fèn）離膜，浸到油裏會被溶解或溶脹，使用全結晶的分離膜則可有效避免（miǎn）這些問題。為此，鄭治坤團隊深（shēn）入研究晶態聚合物均孔膜的製（zhì）備、結構和性（xìng）能（néng）調控（kòng）等問題。從把膜製作出來，到實現孔道結構均一，再到讓它更高效、更（gèng）可靠、更耐用（yòng）。“我們這項研究其實解決的是兩個力學問題，一是實現材料強（qiáng）度和韌性（xìng）的（de）同步增強，二是改善晶體的脆性，提高其機（jī）械穩定性。”鄭治坤說。

　　在該研究中，團隊在製備二（èr）維晶體聚（jù）合物（wù）時加入犧牲性導向試劑，以線性聚合物為“梭”，利用其自發纏繞、穿插的特性，將二維聚合物編織起來，形成編織晶界。待晶界形成，線性聚合物又會隨排異的結晶過程自動離開。

　　進一步實驗表明，這種（zhǒng）全新晶界結構——編織（zhī）晶界連接形成的晶態聚（jù）合物膜具（jù）有高韌性、高彈性和高（gāo）機械強度的特點，其（qí）抗壓性能接近鋁合金和（hé）黃金。當材料受力斷裂時，裂（liè）紋不（bú）擴展，且不影響裂紋附近膜的機械性能。

　　“這為二維晶體材料在柔性器件和分離膜方麵的應用奠（diàn）定了基礎。柔性材料可用於生產柔性顯示（shì）器、柔性電池、柔性傳感器（qì）等。膜分離技術則已普遍用於（yú）化工、環保（bǎo）、生物（wù）工程等領域（yù）。與常規膜分離相比，全（quán）結晶的聚合物膜有望以更高效率分（fèn）離出更高純度的物質。”鄭（zhèng）治坤說。28日從中山大學獲悉，該校化學學院鄭治坤教授團隊成功製備出高韌性、高彈性（xìng）、高機械強度的二維（wéi）晶體薄膜，並報告了一種利用（yòng）犧牲性小分子結構導向（xiàng）試劑導向（xiàng）相鄰晶疇形成編織晶（jīng）界結構（gòu）的製備方法，有望（wàng）擴展晶體膜（mó）在分離、光電、柔性器件等（děng）領域的應用，相關成果（guǒ）在《自然》雜（zá）誌上刊發。

　　從原油到汽油、柴（chái）油等成品油，往往需要經過蒸餾（liú）、催化等工序分離不同物質。從大型煉油塔的（de）建（jiàn）造和維護，到加熱消耗的能源，石（shí）油化工近80%成本花在分離上。膜分離法成為化（huà）工生產領（lǐng）域降低能源消耗、削減加工成本、提高分離效率（lǜ）和產品純度的一條“出路”。

　　傳（chuán）統有機（jī）高分子材料製成的分離膜，浸到油裏會被溶解或溶（róng）脹（zhàng），使用全結晶的分離膜則可有效避（bì）免這些問題。為此，鄭治坤團隊深入研究晶態聚合物均孔膜的製備、結構和性能調控等問題。從把（bǎ）膜製作出來，到實現孔道結構均一，再到（dào）讓它更高效、更可靠、更耐用。“我們這項研究其實解決的是兩個力學問題，一是實現材料（liào）強度和韌性的（de）同步增強，二是改善晶體的脆性，提高其機械穩定性。”鄭治坤說。

　　在該研究中，團隊在製備二維晶體聚合物時加入犧牲性導（dǎo）向試（shì）劑，以線性聚合物為“梭”，利用其（qí）自發纏繞、穿插的特性，將二維聚合（hé）物編織起來，形成編織晶界。待晶（jīng）界形成，線性聚合物又（yòu）會隨排異的結晶過程自動離開（kāi）。

　　進一步（bù）實驗表明，這種全新晶界結構——編織晶界（jiè）連接形成的晶態聚合物膜具有高韌性、高彈性和高機械強度的特點，其抗壓性能接近鋁合金和黃（huáng）金。當材料受力斷裂時，裂紋不擴展，且不影響裂紋附近（jìn）膜的機（jī）械性能。

　　“這為二維（wéi）晶體材料在柔性器件和分離膜方麵的（de）應（yīng）用（yòng）奠定了基礎。柔（róu）性材料（liào）可用於（yú）生（shēng）產（chǎn）柔性顯示器、柔性電池、柔性傳感器等。膜分離（lí）技術則已普（pǔ）遍用於（yú）化工、環保（bǎo）、生物工程等領域。與（yǔ）常規膜分離相比，全結晶的聚合物膜有望以更高效率分離出更高純度的（de）物質（zhì）。”鄭治坤說。