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Assistenza Tecnica di Nanomembranes per le Applicazioni Emergenti

Dott. Dusan Losic, Istituto Di Ricerca Di Ian Wark, Università di Australia del Sud, Australia
Autore Corrispondente: dusan.losic@unisa.edu.au

Le Membrane svolgono un ruolo essenziale in natura pure in molte industrie compreso il trattamento delle acque, l'energia, la salubrità e l'agro-affare, dove le tecnologie commerciali della membrana facendo uso delle membrane polimeriche e ceramiche sintetiche sono state usate per i 50 anni scorsi fa. Con un servizio dell'annuale stimato di circa $10 miliardo e mercati emergenti per le applicazioni della membrana in pile a combustibile, produzione dell'idrogeno, produzione dell'acqua pulita, trattamento delle acque reflue, controllo di inquinamento atmosferico, catalisi, trattamento dell'alimento, consegna della droga e apparecchi medici.

Nanoscience e la nanotecnologia è riconosciuto come la strategia chiave per migliorare convenzionale e sviluppare le nuove tecnologie della membrana esplorando i nanomaterials novelli ed i trattamenti del nano-disgaggio. Lo sviluppo di nuovi nanomembranes facendo uso degli approcci avanzati di nanofabbricazione ha progredito rapido negli ultimi anni e la loro applicazione oltre i trattamenti della separazione è estesa nelle aree di nuova applicazione.

Il Dott. Losic ed il suo gruppo di ricerca all'Istituto Di Ricerca Di Ian Wark (IWRI), Università di Australia del Sud, Adelaide, sta lavorando allo sviluppo di nuovi nanomembranes con l'attenzione particolare sulla progettazione dei loro beni funzionali specifici verso le applicazioni emergenti, compreso le separazioni molecolari mirate a, biosensing e la consegna impiantabile della droga (Fig.1). L'approccio direttamente è ispirato di natura, per esempio membrane di biosilica in diatomee (alghe unicellulari) dove i principi bio--mimetici sono applicati per lo sviluppo delle funzioni chiave della membrana come il trasporto molecolare selettivo, il trasporto di energia e segnalazione (percepire).

Figura 1. Nanomembranes per le applicazioni emergenti: separazioni molecolari di a), b) biosensing e c) consegna della droga

Per progettare i nanomembranes con le funzioni desiderate ed i beni, il gruppo del Dott. Losic ha sviluppato una serie di protocolli di montaggio per gestire precisamente i loro parametri più critici, compreso i diametri del poro, la geometria del poro e la chimica della superficie. Il trattamento elettrochimico d'ordinazione è selezionato come l'approccio di nanofabbricazione perché è semplice, economico, la litografia liberamente ed altamente flessibile eseguire l'assistenza tecnica strutturale al nanoscale.

Strutture Tipiche del nanomembrane (ossido dell'allumina) da costruzione ordinariamente nel nostro laboratorio (Fig. manifestazione di 2) altamente organizzata, canali verticalmente stati allineati del poro con strutturale controllabile dimensiona, compresi i diametri del poro (10-200 nanometro), le distanze del inter poro (50 a 400 nanometro), alto allungamento del poro, densità del poro (µm9 10 -11 10-2 cm), porosità (10 70%), spessore della membrana (1 - 500) e termale eccellente, la stabilità chimica e la bio--compatibilità. Le funzionalità strutturali dei nanomembranes possono essere gestite e tunned facilmente regolando le circostanze (elettrolito, tensione, corrente, temperatura e tempo) durante il montaggio.

Figura 2. immagini di SEM delle strutture di poro dei nanomembranes (ossido dell'allumina) da costruzione tramite anodizzazione elettrochimica d'ordinazione. Superficie superiore e b) sezione trasversale di A)

Il problema provocatorio di da costruzione i nanomembranes con la geometria del cricco ed a forma di del poro è stato risolto con elaborazione di un metodo elettrochimico unico di nanofabbricazione chiamato l'anodizzazione ciclica. Di Conseguenza la progettazione dei nanomembranes con le architetture complesse e gerarchiche del poro permette che per la prima volta noi usiamo la forma del poro come strategia per la separazione molecolare. Un nuovo concetto per la separazione selettiva della molecola facendo uso di questi nano-cricchi periodici è in sviluppo di sostenere la nuova tecnologia della separazione (Fig. 3).

Figura 3. Nanomembranes con le geometrie a forma di del poro da costruzione tramite anodizzazione ciclica

Per avanzare i beni dei nanomembranes da costruzione abbiamo sviluppato parecchie strategie per il loro functionalization strutturale e chimico supplementare che comprende i trattamenti di modifica quali rivestimento dei metalli (chimico ed elettrochimico), la crescita del nanotube del carbonio, il deposito atomico del livello, la polimerizzazione del plasma e il functionalization di superficie.

I nanomembranes Compositi, con i dimeters precisamente controllati del poro (giù agli alcuni nanometro), sono stati costruiti con oro, nichel, carbonio, i polimeri e le nanoparticelle. I beni di trasporto e la dimensione e la selettività del prodotto chimico delle membrane sono stati migliorati significativamente per soddisfare le richieste esigenti della separazione molecolare veloce e selettiva.

I beni magnetici, di scambio ionico, electrocatalytic ed ottici unici (SERS, interferometric) di queste membrane offrono il potenziale eccellente, con lo sviluppo dei biosensori basati e contrassegni contrassegno del chip del nanopore per i sistemi diagnostici biomedici e la consegna impiantabile della droga di interesse particolare per il nostro gruppo all'Istituto Di Ricerca Di Ian Wark.


Riferimenti

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Copyright AZoNano.com, Dott. Dusan Losic (Istituto Di Ricerca Di Ian Wark, Università di Australia del Sud)

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

Last Update: 13. June 2013 23:17

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