英开发出制造多孔纳米材料新方法

 

　　最近，英国剑桥大学科学家开发出一种名为“集合渗透震动”(collective osmotic shock，COS)的新方法来制造多孔纳米材料，可大大提高制造效率，在水资源过滤、发光设备制造和化学传感器等方面具有广阔应用前景。新研究发表在《自然·材料学》上。

　　人们以前认为，要制造多孔材料必须有主辅成分，辅料成分既要和主料成分相连，还要与外界相通，这样才能便于清除，辅料成分除去后，就在主材料上留下小孔。而在新方法中，辅料成分完全被包入主料中形成阵列，利用辅料的渗透力和结构形成纳米孔，更加高效灵活。

　　论文领导作者、剑桥大学卡文迪许实验室的埃森·西瓦尼亚说：“这种方法就像化学课上把盐水气球放在淡水浴中，演示怎样能把盐从气球中取出。盐无法离开气球，但水会不断进入，不断冲淡气球中的盐度。更多水进入后，气球会涨起甚至爆裂，盐就被完全释放出来。”

　　“在我们的实验中基本也是如此。辅料被陷落在主材料的成分中，产生了一系列微小爆裂，由此和外界连通而释放出被包在其中的辅料成分，给主材料打开许多小孔。” 西瓦尼亚说，这种独特的工艺也可用来开发过滤器，能清除水中极微小的染料颗粒。目前，这是一种有效的过滤系统，可帮助贫困国家获得淡水，还可以用于过滤地下水，清除工业废水中的重金属。随着进一步开发，它还能成为一种低技术含量低耗能的海水淡化路线。

　　研究人员还和光子与光电学专家合作，用新工艺制作的材料做成电极模板，用在发光设备中。由于材料微孔具有独特的堆积式阵列，提供了一种高效多光子层，能吸收微量的化学物质而改变颜色，可用在传感器或光学组件中。西瓦尼亚还指出，目前他们还在进一步开发该技术在多方面的应用，如太阳能电池、超级电容电极、燃料电池等。

　　由于具备密度低、强度高、重量轻、隔音隔热等连续介质材料所不具备的特点，多孔材料一直受到材料学家的青睐。再加之纳米材料的特殊性能，纳米多孔材料更是成为科学家关注的热点。然而，以往制备纳米多孔材料的过程复杂且昂贵，不仅要通过传统方法移除材料中的小组分形成纳米孔，且必须对小组分材料有所考虑，使用多重金属组分。新方法使制备方法大大简化，成本也大幅降低，这无疑为这种用途广泛的特殊材料铺平了通向应用的道路。