英開發(fā)出制造多孔納米材料新方法

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　　最近，英國劍橋大學(xué)科學(xué)家開發(fā)出一種名為“集合滲透震動(dòng)”(collective osmotic shock，COS)的新方法來制造多孔納米材料，可大大提高制造效率，在水資源過濾、發(fā)光設(shè)備制造和化學(xué)傳感器等方面具有廣闊應(yīng)用前景。新研究發(fā)表在《自然·材料學(xué)》上。

　　人們以前認(rèn)為，要制造多孔材料必須有主輔成分，輔料成分既要和主料成分相連，還要與外界相通，這樣才能便于清除，輔料成分除去后，就在主材料上留下小孔。而在新方法中，輔料成分完全被包入主料中形成陣列，利用輔料的滲透力和結(jié)構(gòu)形成納米孔，更加高效靈活。

　　論文領(lǐng)導(dǎo)作者、劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的埃森·西瓦尼亞說：“這種方法就像化學(xué)課上把鹽水氣球放在淡水浴中，演示怎樣能把鹽從氣球中取出。鹽無法離開氣球，但水會(huì)不斷進(jìn)入，不斷沖淡氣球中的鹽度。更多水進(jìn)入后，氣球會(huì)漲起甚至爆裂，鹽就被完全釋放出來。”

　　“在我們的實(shí)驗(yàn)中基本也是如此。輔料被陷落在主材料的成分中，產(chǎn)生了一系列微小爆裂，由此和外界連通而釋放出被包在其中的輔料成分，給主材料打開許多小孔?！?西瓦尼亞說，這種獨(dú)特的工藝也可用來開發(fā)過濾器，能清除水中極微小的染料顆粒。目前，這是一種有效的過濾系統(tǒng)，可幫助貧困國家獲得淡水，還可以用于過濾地下水，清除工業(yè)廢水中的重金屬。隨著進(jìn)一步開發(fā)，它還能成為一種低技術(shù)含量低耗能的海水淡化路線。

　　研究人員還和光子與光電學(xué)專家合作，用新工藝制作的材料做成電極模板，用在發(fā)光設(shè)備中。由于材料微孔具有獨(dú)特的堆積式陣列，提供了一種高效多光子層，能吸收微量的化學(xué)物質(zhì)而改變顏色，可用在傳感器或光學(xué)組件中。西瓦尼亞還指出，目前他們還在進(jìn)一步開發(fā)該技術(shù)在多方面的應(yīng)用，如太陽能電池、超級(jí)電容電極、燃料電池等。

　　由于具備密度低、強(qiáng)度高、重量輕、隔音隔熱等連續(xù)介質(zhì)材料所不具備的特點(diǎn)，多孔材料一直受到材料學(xué)家的青睞。再加之納米材料的特殊性能，納米多孔材料更是成為科學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)。然而，以往制備納米多孔材料的過程復(fù)雜且昂貴，不僅要通過傳統(tǒng)方法移除材料中的小組分形成納米孔，且必須對(duì)小組分材料有所考慮，使用多重金屬組分。新方法使制備方法大大簡化，成本也大幅降低，這無疑為這種用途廣泛的特殊材料鋪平了通向應(yīng)用的道路。