阿尔贡国家实验室 在实验中，研究人员首先用一种常见的多酚——单宁酸浸涂一层疏水性聚合物膜
然后，将干燥的钽浸涂膜装入原子层沉积(ALD)反应器，使用前体四氯化钛和水(四氯化钛和H2O)涂覆二氧化钛
涂层膜在水包油处理中显示出最小的结垢
学分:阿尔贡国家实验室 许多工业过程依靠薄膜来净化水，例如过滤掉杂质
近年来，一种被称为原子层沉积(ALD)的技术被用来调整这些膜以获得更好的性能，但有一个问题:它们中的许多是由与ALD不兼容的材料制成的，这个过程使用交替的化学蒸汽在表面上产生非常薄的层
一个由美国研究人员组成的团队开发的新方法
S
能源部下属的阿尔贡国家实验室使得ALD在几乎任何薄膜上都成为可能
研究人员发现了一个令人惊讶的简单解决方案:先将膜浸入单宁酸中
酸的分子附着在膜的表面，提供成核点——或者ALD涂层可以固定和生长的点
将这种技术应用于典型的抗蚀膜材料的能力，能够实现各种潜在的增强，从而提高功能性和耐用性，或者创造全新的性能
这项工作在最近发表在《高级功能材料》杂志上的论文《多酚敏化原子层沉积用于膜界面亲水化》中有详细介绍
许多商用薄膜是由普通塑料制成的，如聚丙烯和聚乙烯，它们价格低廉且相对坚固
但是当用于处理水时，这些基于聚合物的膜容易引起问题
它们的表面容易结垢，污染物会在它们的孔中积累，降低功效
在ALD，这是半导体工业中常见的一种工艺，膜可以被改变以抵抗污染或呈现其他期望的特性
沉积在表面上的分子可以通过膜曲折的孔网络迂回前进，找到内部的所有表面，形成异常均匀的涂层
图中显示了处于初始状态的水中原油进料和通过ALD处理的膜后流出的清洁渗透物，该过程连续进行了三次
在每次过滤循环后，简单地用水冲洗膜
学分:阿尔贡国家实验室 “原则上，ALD是伟大的，”塞思·达林说，他是这项研究的合著者，也是阿尔贡能源-水系统高级材料(AMEWS)能源前沿研究中心的主任
“目前的挑战是，大多数用于制造薄膜的聚合物不适合涂上ALD
" 在这项研究中，单宁酸预处理使一个防水的聚合物膜被二氧化钛覆盖，使其表面变成亲水的(亲水的)
吸水层为污垢提供了保护性缓冲
由美国能源部科学办公室资助的AMEWS中心支持这项工作，作为理解和控制水和固体物质界面上发生的事情的更广泛努力的一部分
这种理解是改善我们处理和使用水的关键
过去，阿尔贡研究人员利用一些聚合物不适合ALD的事实，创造了一种双面“贾纳斯”膜，在膜的顶部有一层完整的金属氧化物涂层，而在另一侧没有
这项最新的研究是科学家第一次能够使用非破坏性的预处理方法使膜对ALD完全均匀地敏感
阿贡正在开发扩大ALD和其他接口工程能力的方法，以便这些方法可以在大型工业应用中进行评估
“我们目前使用实验室规模的反应器进行这些研究，但我们正在为大面积衬底的高效ALD处理构建工具
这将允许对我们的ALD材料进行中试规模的测试，”阿尔贡高级化学家、该研究的合著者杰弗里·埃兰说
这种新方法可能不仅适用于单宁酸，也适用于任何液体多酚，还适用于任何聚合物膜，这为本文中描述的概念证明提供了大量可能性
除了吸水或防水涂层外，ALD还可用于制造化学反应性或导电性材料
“你可以和ALD一起做很多事情，”达林说
“这项技术现在打开了聚合物膜库
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
