美國(guó)學(xué)者借3D打印之力做出了性能更高的陰離子交換膜

離子交換膜是一種含有離子基團(tuán)、可令溶液中的離子選擇透過(guò)的高分子膜，在海水淡化、化合物純化、燃料電池等方面有著重要價(jià)值。近年來(lái)，一些科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果能在這種膜的表面增加特定的3D結(jié)構(gòu)，就能為膜增加有趣的流體力學(xué)特性，從而提高其離子傳輸能力。但想要實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)卻并不容易，因?yàn)檫@種3D結(jié)構(gòu)的通常制法是在硅膠模具上直接刻蝕出所需的圖案，然后再注入聚合物，最后等待其硬化，而這種方法不但周期長(zhǎng)、成本高，而且一次只能做出一種樣式。

不過(guò)近日，美國(guó)賓州大學(xué)的一群科學(xué)家卻找到了解決這個(gè)痛點(diǎn)的好辦法，就是使用3D打印技術(shù)。事實(shí)上，他們已經(jīng)用這種新方法成功制造出了表面具有特定3D結(jié)構(gòu)的陰離子交換膜，而這種膜的性能也的確有了顯著提高。

據(jù)南極熊了解，科學(xué)家們采用的3D技術(shù)是他們自創(chuàng)的光固化技術(shù)，與數(shù)字光刻（DLP）類似，具體來(lái)說(shuō)就是用投影儀將目標(biāo)3D結(jié)構(gòu)的界面圖投射到他們自行調(diào)配的陰離子聚合物上，然后將其固化，最后層層疊加，完成整個(gè)交換膜。最后根據(jù)實(shí)際測(cè)試，這種表面帶有特殊3D結(jié)構(gòu)的交換膜的導(dǎo)電能力比普通交換膜高出了2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。

科學(xué)家們表示，他們這種采用3D打印技術(shù)制備離子交換膜的方法是全球首次，由于在靈活性和速度方面都比傳統(tǒng)方法更強(qiáng)，所以將會(huì)對(duì)整個(gè)應(yīng)用行業(yè)產(chǎn)生巨大影響。

目前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)仍在繼續(xù)探索3D結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，希望能進(jìn)一步提高膜的性能。同時(shí)，他們也已經(jīng)將相關(guān)論文發(fā)表到了著名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。如果你感興趣，可以點(diǎn)擊這里查看。

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