热力学和膜的运动分析:挑战和前景
Tausif Ahmad1, Lubna M Rehman1, Reham Al-Nuaimi1
1Advanced Membranes and Porous Materials Centre, Division of Physical Science and Engineering, King Abdullah University of Science and Technology, Thuwal, Saudi Arabia.
了解膜形成需要平衡热力学和运动效应. 本综述详细介绍了热诱导相分离 (TIPS) 和非溶剂诱导相分离 (NIPS),以提高膜性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 膜结构和性能是由相隔过程中的热力学和动力学效应决定的.
- 系统参数和膜形态之间的联系在很大程度上仍然是经验性的.
- 控制相位分离机制是提高膜性能的关键.
研究的目的:
- 审查热诱导相分离 (TIPS) 和非溶剂诱导相分离 (NIPS) 的基本概念.
- 详细介绍热力学方法的相位分离及其对膜形态的影响.
- 探索模拟技术和未来方向,包括人工智能,用于膜制造.
主要方法:
- 在相位分离中的热力学和动力学原理的审查.
- 四十年来对宏观运输模型的分析.
- 对分子模拟和相场理论进行简要检查.
- 讨论先进的制造技术,如非溶剂-TIPS和联合NIPS-TIPS.
主要成果:
- 详细讨论了分相的热力学方法.
- 探索相互作用参数如何影响膜形态.
- 评估宏观运输模型的能力和局限性.
- 识别当前膜形成理解中的知识差距.
结论:
- 对热力学和动力学因素的全面理解对于膜形态控制至关重要.
- 现有的宏观模型具有局限性,需要先进的模拟技术.
- 人工智能有潜力弥合模拟和预测膜性质的差距.
- 未来的研究应该专注于新的制造方法和先进的建模,以优化膜设计.
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