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跨尺度机械互锁聚乳酸纳纤膜的界面构筑及多功能协同

CSMI-PLA纳纤膜的低阻过滤性能及协同捕集机制
8月4日,国际权威学术期刊《Advanced Materials》(Nature Index期刊,影响因子:29.1)在线发表了LOL英雄联盟押注携手尤文图斯开启官方合作安全LOL英雄联盟押注携手尤文图斯开启官方合作何新建教授团队的研究成果。论文题为“Record selectivity of SO2by molecularly gated sieving membranes having cross-scale mechanically interlocked nanofibers”。论文第一作者为LOL英雄联盟押注携手尤文图斯开启官方合作安全2025级博士生汪少振,并获LOL英雄联盟押注携手尤文图斯开启官方合作重点研发计划项目、LOL英雄联盟押注携手尤文图斯开启官方合作自然科学基金等资助支持。研究工作由何新建教授和徐欢副教授共同指导,
深地工程作业环境复杂严苛,常伴随高湿、高粉尘及多组分有毒有害气体共存等问题。如何在极端条件下实现PM颗粒物的高效过滤、毒害气体的精准选择性分离,同时具备无源状态感知能力,已成为深地安全防护和先进分离膜材料领域的前沿挑战。针对这一难题,团队创新性提出“跨尺度机械互锁”策略。研究团队采用非对称相分离静电纺丝技术,构筑具有多级结构的聚乳酸纳米纤维网络。由此制得的CSMI-PLA复合膜,在高湿、高尘及多元气体共存等恶劣环境中,仍能保持稳定的选择性分离性能和无源感知能力,展现出良好的应用前景。
研究阐明了CSMI-PLA纳纤膜的核心设计原理,传统平面接触界面被三维机械锚定节点取代,通过儿茶酚/氨基与PLA羟基、羰基的动态氢键网络形成一级互锁界面;事实上纤维活性表面凹凸位点富集金属离子,与聚合物形成“榫卯”式二级互锁界面。由此,界面应力可沿分子键合、纳米晶和纤维网络逐级传递与耗散。并提出“可编程纤维界面”构筑概念:以非对称相分离静电纺丝构建多孔PLA骨架;多巴胺渗入纤维表面氧化聚合形成PDA,诱导hetero-MOF局域成核与外延生长,
构筑“分子键合–纳米咬合–微米网络”三级贯通结构。例如该材料在高流量、高湿、含尘等多组分条件下,提出PDA氢键黏附与hetero-MOF配位–拓扑缠结协同的跨尺度互锁策略,本研究以可降解PLA骨架为基础,兼具PM0.3高效过滤、SO2/N2并为工业净化、呼吸防护及智能穿戴膜材料设计奠定基础。为多孔晶体功能层的长效集成提供了通用界面范式,创纪录选择性及稳定循环分离能力。该策略推动柔性功能层由二维界面黏附转向三维拓扑锚定,
原文链接:https://doi.org/10.1002/adma.74439