我國科學家團隊發現編織晶界

　　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、高機械強度的（de）二維晶體薄膜，並報告了一種利（lì）用犧牲（shēng）性小分子結構導向試劑導向相鄰晶疇（chóu）形（xíng）成編織（zhī）晶界結構的製備方法，有望擴（kuò）展晶體膜在分離、光電、柔性器件等領域的（de）應用（yòng），相關成果在《自然》雜誌上刊發。

　　從原油到汽油（yóu）、柴油等成品油，往往需要經過（guò）蒸餾、催化等工序分離不同物（wù）質。從大（dà）型煉油塔的建（jiàn）造和維護，到加熱消耗的能源，石油化（huà）工近80%成本花在分離上。膜分離法成為化工（gōng）生（shēng）產領域降低能（néng）源消耗、削減加工成本、提高分離效率和產品純度的一條“出路”。

　　傳統有機高分（fèn）子材（cái）料製成的分離（lí）膜（mó），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這些問題。為（wéi）此，鄭治坤團隊深（shēn）入研究晶態聚合物均孔（kǒng）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（jun1）一，再到讓它更高效、更可（kě）靠、更耐用。“我們這項研究其實解決的是兩個力學問（wèn）題，一（yī）是實現材料強度和（hé）韌性的（de）同步增強（qiáng），二是改（gǎi）善晶體的脆性，提高其（qí）機械穩定（dìng）性。”鄭治坤說（shuō）。

　　在該研究（jiū）中，團隊在製備二維晶體聚合物時加入犧（xī）牲性導（dǎo）向試劑，以線性聚合物為（wéi）“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（xíng）成，線（xiàn）性聚合物又會隨排異的結（jié）晶過程自動離開。

　　進一步實驗表明，這種全新晶界結構——編織晶界連接（jiē）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（hé）黃金。當材料受力斷裂時，裂紋不擴展，且不（bú）影響裂紋附近膜的機械性能（néng）。

　　“這為二維晶體材料在柔性器件和分離膜方麵的應用奠定（dìng）了基礎。柔性材料可用於生產柔性顯示器、柔性電池、柔性傳感器等。膜分離技術則已普（pǔ）遍用於（yú）化工、環保、生物工程（chéng）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物質。”鄭治坤說。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、高（gāo）機械強度的二維晶體薄膜，並報告了一種（zhǒng）利用犧牲（shēng）性小分子結（jié）構導向試（shì）劑導向相鄰晶疇形（xíng）成編織晶界結構的製備方（fāng）法，有望（wàng）擴展晶體膜在分離、光電、柔性器（qì）件等領域的應用，相關成果在《自然》雜誌上刊發（fā）。

　　從原（yuán）油到汽油、柴油等成品油，往往需要經過蒸餾、催化等工序分離不同物質。從大（dà）型煉油塔的建（jiàn）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（mó）分離法成為（wéi）化工生產領域降低能源消耗、削減加工成本、提高（gāo）分離效率和產品純度的一條“出路”。

　　傳統有（yǒu）機高分子材料製成的分離膜，浸到油裏會被溶解或溶脹，使用全結晶的分離膜則可有（yǒu）效避免這些問題。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。從把膜（mó）製作出來，到實現（xiàn）孔道結構均一，再到讓它更高效、更可靠、更耐用。“我（wǒ）們這項研（yán）究其實解決的是兩個力學問題，一是實現材料（liào）強度和韌性的同步增強，二是改（gǎi）善晶體（tǐ）的脆性，提高其機械穩定性。”鄭治坤說。

　　在該研究中，團隊在製（zhì）備二維晶體聚（jù）合物時加入犧牲性導向試（shì）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（qǐ）來，形成編織晶界。待（dài）晶界形成，線性（xìng）聚合物又會隨排異的結（jié）晶過程自動離開。

　　進一步實驗表明（míng），這種全（quán）新晶界結構——編織晶界連接形成的晶態聚合（hé）物膜具有高（gāo）韌性（xìng）、高彈性和高機械強度的特點，其抗壓性能接近鋁合金和黃金。當（dāng）材料受力斷（duàn）裂時，裂（liè）紋不擴展，且不影響裂紋附近膜（mó）的機械性能。

　　“這為二維晶體材料在柔性器件和分離（lí）膜方麵的應用奠（diàn）定了基礎。柔性（xìng）材料可用於生產（chǎn）柔性顯（xiǎn）示器、柔性（xìng）電池、柔性傳感器等。膜（mó）分離技術則已普遍用於（yú）化工、環保、生物工程等領域。與常規膜分離相比，全結晶的聚合物膜有望以更高（gāo）效率分離（lí）出更高純度的物質。”鄭治（zhì）坤說。