最近佐治亞理工土木與環(huán)境工程學院謝興老師研究小組開發(fā)了一種帶有分子過濾功能的水凝膠與高分子材料納濾膜復合材料，同時實現(xiàn)了高吸水性和選擇性。在生物醫(yī)藥，環(huán)境檢測等領域的樣品濃縮，運輸，和檢測， 以及水體營養(yǎng)物回收方面提供巨大應用前景。
方便，快速的自驅動水過濾
在傳統(tǒng)水過濾系統(tǒng)中，一般需要一個濾膜單位和一個外在的驅動力來完成過濾過程。但是在很多情況下，當樣品容量很少，并且易損，或者在采樣現(xiàn)場條件有限的情況下，這樣的過濾體系變得低效或者不可行。于是一個方便，靈活，易用的適合小容量體系的過濾系統(tǒng)就十分必要。為了實現(xiàn)這樣的功能，謝興研究組開創(chuàng)了一種核殼高分子復合材料。以聚丙烯酸和聚丙烯酰胺制得的水凝膠為核提供吸水的驅動力， 同時在表面覆蓋一層聚酰胺纖維納濾膜來提供選擇透過性。
這樣的核殼結構結合了水凝膠很強的自發(fā)吸水性和納濾膜的選擇透過性。自驅動的水過濾過程得以實現(xiàn)。
靈活縮放的核殼結構
該復合吸水小球通過收縮膨脹來實現(xiàn)放吸水以達到分離溶液中其他物質（例如各種離子）的目的。那么這個殼就需要足夠的透過性和一定的強度。在該研究中，他們利用界面聚合來實現(xiàn)納濾膜在水凝膠表面的合成。
在實驗中該復合小球能快速的吸水膨脹，同時保持殼的完整性達到過濾的作用。
為了證明自發(fā)水過濾的效果，該復合小球被放入不同的鹽溶液中進行實驗。等小球吸水飽和后，通過檢測剩余溶液中鹽濃度的變化來計算小球的排鹽率。
在45分鐘內(nèi)，小球吸收了大約40倍于自己干重量的水同時達到了較高的排鹽率，相當于一般的納濾膜。并且適用于多種鹽離子。至此，該復合吸水小球的高吸水性和分子選擇性得到證明。這代表了一種自發(fā)的高效的分離水溶液中水和其他組分的方法，在多種應用中能充分發(fā)揮價值。
該研究的最大意義在于，通過創(chuàng)新的核殼結構將兩種高分子材料結合起來配合完成高效簡單易操作的自發(fā)水過濾過程，并且這樣的結構靈活可調，通過分別調節(jié)核和殼的化學組分，可控，可逆的吸水和不同級別的過濾能力（納濾，超濾 ，微濾）都可能在該復合材料中得以實現(xiàn)來滿足不同 應用的需求。
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https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/ta/d0ta03617j
