在3D打印反应堆中利用液体-液体接口,形成亚微米独立膜选择性层
Niher R Sarker1, Dean F Stipanic1, Isabella Petrocelli1
1Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry, University of Toronto, 200 College St, Toronto, ON M5S 3E5, Canada.
ACS applied materials & interfaces
|September 17, 2025
概括
一个新的3D打印反应堆,FIPzR (独立接口聚合反应堆),使得无缺陷的聚合物纳米膜的可重复制造. 这种基板独立的方法推进了用于各种应用的薄膜复合膜开发.
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.
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 制造超薄,无缺陷的聚合物纳米膜用于薄膜复合材料 (TFC) 膜是具有挑战性的,因为基板干扰和有限的可重复性.
- 现有的方法经常与溶液入侵和膜传输扎,阻碍了一致的性能.
研究的目的:
- 引入一个模块化,经济高效的3D打印反应堆,FIPzR,用于在液体-液体接口上制造无缺陷的聚合物薄膜.
- 为了证明高质量的聚合物纳米膜的基质独立制造,具有控制的形态.
- 为了使制造的薄膜能够直接转移到各种基板上.
主要方法:
- 利用计算机辅助设计 (CAD) 和增材制造 (AM) 来设计FIPzR设备.
- 采用聚胺 (PA) 膜的界面聚合,聚硫 (PSU) 的滴,以及聚二甲基 (PDMS) 的反应固化.
- 评估了PA膜的海水淡化性能和PSU和PDMS膜的气体分离.
主要成果:
- 实现了聚合物纳米薄膜的可重复制造,厚度从<20nm到次微米尺度.
- 在反透 (RO) 条件下证明了PA膜的高水透率和盐排斥.
- 已确认PSU和PDMS膜的结构完整性和无缺陷质量,其CO2/N2选择性与文献基准相匹配.
结论:
- FIPzR反应器提供了一种可复制和基板独立的方法来制造聚合物纳米薄膜.
- 这项技术在膜分离,涂料,柔性电子和传感等领域有很大的应用潜力.
