Bureau D'études de Nanomembranes pour des Applications Apparaissantes

M. Dusan Losic, Institut de Recherches d'Ian Wark, Université d'Australie du Sud, Australie
Auteur Correspondant : dusan.losic@unisa.edu.au

Les Membranes jouent un rôle essentiel en nature aussi bien dans beaucoup d'industries comprenant le traitement des eaux, l'énergie, la santé et les agro-affaires, où des technologies commerciales de membrane utilisant les membranes polymères et céramiques synthétiques ont été utilisées pendant il y a les 50 dernières années. Le marché d'annuaire étant évalué d'environ $10 milliards et marchés émergents pour des applications de membrane dans des cellules à combustible, la production d'hydrogène, la production d'eau propre, le traitement des eaux résiduaires, le contrôle de la pollution atmosphérique, la catalyse, la transformation des produits alimentaires, l'accouchement de médicament, et des matériels médicaux.

Nanoscience et nanotechnologie est identifié comme la stratégie principale pour améliorer conventionnel et pour développer des technologies neuves de membrane en explorant les nanomaterials nouveaux et les procédés de nano-échelle. Le développement des nanomembranes neufs utilisant des élans avancés de nanofabrication a rapidement progressé ces dernières années, et leur application au delà des procédés de séparation est étendue dans des domaines d'application neuve.

Le M. Losic et son organisme de recherche à l'Institut de Recherches d'Ian Wark (IWRI), Université d'Australie du Sud, Adelaïde, travaillent au développement des nanomembranes neufs avec l'accent particulier sur concevoir leurs propriétés fonctionnelles particulières vers des applications apparaissantes, y compris des séparations moléculaires visées, biosensing, et l'accouchement implantable de médicament (Fig.1). L'élan est directement inspiré par nature, par exemple des membranes de biosilica dans les diatomées (algues unicellulaires) où les principes bio-mimetic sont appliqués pour le développement des fonctionnements principaux de membrane tels que le transport moléculaire sélecteur, le transport d'énergie et la signalisation (se sentir).

Le Schéma 1. Nanomembranes pour des applications apparaissantes : a) séparations moléculaires, b) biosensing et c) accouchement de médicament

Pour concevoir des nanomembranes avec des fonctionnements désirés et des propriétés, le groupe de M. Losic's a développé une suite de protocoles de fabrication pour régler avec précision leurs paramètres plus critiques, y compris des diamètres de pore, la géométrie de pore et la chimie de surface. Le procédé électrochimique de auto-commandement est sélecté comme élan de nanofabrication parce que c'est simple, peu coûteux, lithographie librement et hautement flexible pour exécuter la technique de la construction au nanoscale.

Les structures Particulières de nanomembrane (oxyde d'alumine) ont par habitude fabriqué dans notre laboratoire (Fig. exposition de 2) fortement dispensée, les tunnels verticalement alignés de pore avec structurel contrôlable dimensionne, y compris les diamètres de pore (10-200 nanomètre), les distances d'inter-pore (50 à 400 nanomètre), le rapport hauteur/largeur élevé de pore, la densité de pore (µm9 le cm 1011 --2 10), la porosité (10 70 %), l'épaisseur de membrane (1 - 500), et l'excellente thermique, la stabilité chimique et la bio-compatibilité. Les caractéristiques techniques structurelles des nanomembranes peuvent être facilement réglées et tunned en réglant des conditions (électrolyte, tension, courant, température et temps) pendant la fabrication.

Le Schéma 2. images de SEM des structures de pore des nanomembranes (oxyde d'alumine) fabriqués par l'anodisation électrochimique de auto-commandement. A) première surface et b) coupe transversale

Le problème provocant de fabriquer des nanomembranes avec la géométrie formée et de rochet de pore a été résolu par le développement d'une anodisation cyclique appelée de seule méthode électrochimique de nanofabrication. Par Conséquent le design des nanomembranes avec des architectures complexes et hiérarchiques de pore nous permet pour la première fois d'utiliser la forme de pore comme stratégie pour la séparation moléculaire. Un concept neuf pour la séparation sélectrice de molécule utilisant ces nano-rochets périodiques est en cours de développement pour soutenir la technologie neuve de séparation (Fig. 3).

Le Schéma 3. Nanomembranes avec les géométries formées de pore fabriquées par l'anodisation cyclique

Pour avancer les propriétés des nanomembranes fabriqués nous avons développé plusieurs stratégies pour leur functionalization structurel et chimique supplémentaire comportant des procédés de modification tels que le revêtement des métaux (chimique et électrochimique), l'accroissement de nanotube de carbone, le dépôt atomique de couche, la polymérisation de plasma, et le functionalization extérieur.

Des nanomembranes Composés, avec des dimeters avec précision réglés de pore (vers le bas aux quelques nanomètre), ont été conçus avec de l'or, le nickel, le carbone, les polymères et les nanoparticles. Les propriétés de transport et la taille et la sélectivité de produit chimique des membranes ont été sensiblement améliorées pour répondre à des besoins exigeants pour la séparation moléculaire rapide et sélectrice.

Les seules propriétés magnétiques, d'échange ionique, electrocatalytic et optiques (SERS, interférométriques) de ces membranes offrent l'excellent potentiel, avec le développement des biocapteurs à puces et étiquette étiquette de nanopore pour des diagnostics biomédicaux et l'accouchement implantable de médicament d'intérêt particulier pour notre groupe à l'Institut de Recherches d'Ian Wark.


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Droit d'auteur AZoNano.com, M. Dusan Losic (Institut de Recherches d'Ian Wark, Université d'Australie du Sud)

Date Added: Nov 4, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:10

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