Nanomembranes 工程涌现的应用的

杜尚 Losic伊恩 Wark 研究所南澳大学博士,澳大利亚
对应的作者: dusan.losic@unisa.edu.au

膜在本质扮演重要作用在许多行业包括水处理、能源、健康和暴力行为商业,使用综合聚合物和陶瓷膜的商业膜技术使用了在过去的 50 年前。 当每年市场被重视大约 $10 十亿和膜应用的新兴市场在燃料电池、氢生产、清水生产、废水处理、大气污染控制,催化,食品加工,药物发运和医疗设备。

Nanoscience 和纳米技术通过测试新颖的 nanomaterials 和纳诺缩放比例进程认可,关键方法改进常规和开发新的膜技术。 新的 nanomembranes 的发展使用先进的极小制作途径的近年来迅速地继续进行,并且他们的在分隔进程之外的应用是延长的到新建应用程序区。

伊恩 Wark 研究所的南澳大学研究小组博士 Losic 和 (IWRI)他的,阿德莱德,在新的 nanomembranes 的发展与特定焦点的从事在设计他们的特定功能属性往涌现的应用,包括被瞄准的分子分隔, biosensing 和可植入的可移植的药物发运 (Fig.1)。 这个途径天生直接地被启发,例如在硅藻 (单细胞海藻) 的 biosilica 膜生物模仿的原则为关键膜功能的发展是应用的例如有选择性的分子运输,能源运输和发信号的地方 (感觉)。

图 1. 涌现的应用的 Nanomembranes : a) 分子分隔, b) biosensing 和 c) 药物发运

设计与期望功能和属性的 nanomembranes, Losic 博士的组被开发的一系列的制造协议精密地控制他们的最重要的参数,包括毛孔直径、毛孔几何和表面化学。 因为它是简单,耗费小,石版印刷任意和高度灵活的执行结构工程在 nanoscale,这个自命令的电化学过程被选择作为极小制作途径。

典型的 nanomembrane 结构 (氧化铝氧化物) 在我们的实验室定期地制造了 (图高度组织的 2) 显示,有可控制结构上的垂直对齐的毛孔通道度量,包括毛孔直径 (10-200 毫微米),相互毛孔距离 (50 到 400 毫微米),高毛孔长宽比、毛孔密度 (109 - 1011 cm-2),多孔性 (10 70%),膜厚度 (1 - 500 µm) 和非常好的上升暖流、化工稳定性和生物兼容性。 nanomembranes 结构上的功能可以通过调整情况容易地控制和 tunned (电解质、电压、当前、温度和时间) 在制造时。

图 2. 孔结构 SEM 图象自命令的电化学阳极氧化 (氧化铝氧化物) 制造的 nanomembranes。 A) 顶面和 b) 横断面

制造与形状和棘轮毛孔几何的 nanomembranes 的富挑战性的问题通过称循环阳极氧化的一个唯一电化学极小制作方法的发展解决了。 所以 nanomembranes 设计与复杂和分层结构毛孔结构的第一次允许我们使用毛孔形状作为方法为分子分隔。 有选择性的分子分隔的一个新概念使用这些定期纳诺棘轮开发中是加固新的分隔技术 (图 3)。

图 3. 与循环阳极氧化制造的形状的毛孔几何的 Nanomembranes

要提前被制造的 nanomembranes 属性我们开发他们介入修改进程例如金属镀层 (化工和电化学),碳 nanotube 增长、基本层证言、等离子聚化和表面 functionalization 的另外的结构上和化工 functionalization 的几个方法。

综合 nanomembranes,与精密地受控毛孔 dimeters (下来对一些 nm),设计了与金子、镍、碳、聚合物和 nanoparticles。 显著改进膜输运性质和范围和化学制品选择性符合快速和有选择性的分子分隔的过分要求的要求。

唯一磁性,离子交换, electrocatalytic 和光学性能 (SERS,干涉测量) 这些膜在伊恩 Wark 研究所提供非常好的潜在,与筹码基于和标签自由的 nanopore 生理传感器的发展生物医学的诊断和特别的好处可植入的可移植的药物发运的我们的组的。


参考

1. D. Losic, M.A. Cole, B. Dollmann, K. Vasilev, H.J. Griesser, nanoporous 氧化铝膜的表面修改由等离子聚化,纳米技术, 2008年, 19, 245704 的
2. D. Losic、 S. Simovic,自被命令的 nanopore 和 nanotube 平台药物发运应用的,专家的意见在药物发运, 2009年, DOI : 10.1517/17425240903300857
3. L. 多孔正极氧化铝膜, 2009年,多微孔和 Mesoporous 材料, 2009年, 126, 87-94 的 Velleman、 G. Triani, P.J. 伊万斯, J.G. Shapter, D. Losic,结构上和化工修改
4. L. Velleman, J.G. Shapter, D. Losic,金 nanotube 膜 functionalised 与有选择性的分子运输的氟化的硫烃,膜科学, 2009年, 328,121-126 日记帐。
5. D. Losic,与形状的毛孔几何的 M. 利洛、 D. Losic Jnr。,多孔氧化铝和循环阳极氧化制造的复杂毛孔结构,小, 2009年, 5日 1392-1397
6. D. Losic, D. Losic Jnr,多孔正极氧化铝, Langmuir, 2009年, 25, 5426-5431 的准备与周期性地穿孔的毛孔的
7. K. Krishna, D. Losic,综合的 A 简单的途径 TiO2 与通过漏洞形态学的 nanotubes, Physica 状态先令 RRL, 2009年, 3,没有 5, 139-141
8. K. Vasilev, Z. Poh, K. Kant, J. 陈, A, Michelmore, D. Losic,剪裁钛白 nanotube 列阵的表面功能,生物材料 2009年, doi :10.1016/j.biomaterials.2009.09.074.
9. A.M. Md Jani, E.J. Anglin, S.J.P. McInnes, D. Losic, J.G. Shapter, N.H. Voelcker,生产有层状表面化学的 nanoporous 正极氧化铝膜,化工通信 2009年, 3062-3064
10. M. 利洛, D. Losic,离子束多孔正极氧化铝毛孔空缺数目: 唯一 nanopore 和 nanopore 列阵,材料信函, 2009年, 63, 457-460 的形成。
11. M. 利洛, D. Losic,毛孔障碍氧化物层的受控解散和生产的空缺数目检测与通过漏洞形态学的 nanoporous 氧化铝,膜科学, 2009年, 327, 11-17 日记帐。

版权 AZoNano.com,杜尚 Losic (伊恩 Wark 研究所,南澳大学博士)

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

Last Update: 13. June 2013 22:59

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit