近日，Nature子刊《自然-水》（Nature Water）以“Interfacial self-organization of large-area mixed-dimensional polyamide membranes for rapid aqueous nanofiltration”为题发表了我校武春瑞研究员团队关于纳滤膜微结构调控的研究论文（Si-Hua Liu, Wenxiong Shi, Wei-Song Hung, Le Shi, Bai Xue, Jingguo She, Ziping Song, Xiaolong Lu, Stephen Gray, Kueir-Rarn Lee, Chunrui Wu*, Nat. Water 2024, DOI: 10.1038/s44221-024-00348-w）。
如何在聚哌嗪酰胺纳滤膜表面构建中空多级结构，一直以来是分离膜领域研究的关键挑战。一方面，中空结构有助于增加单位膜面积的有效过滤面积，从而提升膜的水通量；另一方面，大幅调变膜表面结构对于深入理解界面聚合成膜机制具有重要意义。该研究提出了一种基于传统哌嗪与均苯三甲酰氯界面聚合体系的纳米管/纳米薄膜混合维度聚哌嗪酰胺膜结构。与传统平整表面的聚哌嗪酰胺膜相比，这种混合维度结构的纳滤膜水通量提升近4倍。受到植物内部导管毛细传输作用的启发，结合膜结构调控实验与分子动力学模拟结果，研究提出了界面聚合初期纳米孔网络毛细力诱导的纳米管自组织机制，初步揭示了界面聚合反应中界面物理化学相互作用在控制膜形貌跨尺度生长中的关键作用。该研究不仅提供了一种新颖的聚哌嗪酰胺纳滤膜结构，同时为界面聚合反应的调控提供了新的研究视角。
图1. (a) 纳米管/纳米薄膜混合维度膜结构模型，(b) 和(c) 纳米管表面与侧面结构剖析，(d) 和(e) 纳米孔自组装过程和纳米孔内毛细作用模拟
刘四华博士为文章第一作者，武春瑞研究员为文章通讯作者。本研究成果得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。
（审稿：化学工程与技术学院 陈继荣 编辑：党委宣传部 刘孜勤）
图片来源：化学工程与技术学院