Nanomembranes 工程湧現的應用的

杜尚 Losic伊恩 Wark 研究所南澳大學博士,澳大利亞
對應的作者: dusan.losic@unisa.edu.au

膜在本質扮演重要作用在許多行業包括水處理、能源、健康和暴力行為商業,使用綜合聚合物和陶瓷膜的商業膜技術使用了在過去的 50 年前。 当每年市場被重視大約 $10 十億和膜應用的新興市場在燃料電池、氫生產、清水生產、廢水處理、大氣汙染控制,催化,食品加工,藥物發運和醫療設備。

Nanoscience 和納米技術通過測試新穎的 nanomaterials 和納諾縮放比例進程認可,關鍵方法改進常規和開發新的膜技術。 新的 nanomembranes 的發展使用先進的極小製作途徑的近年來迅速地繼續進行,并且他們的在分隔進程之外的應用是延長的到新建應用程序區。

伊恩 Wark 研究所的南澳大學研究小組博士 Losic 和 (IWRI)他的,阿德萊德,在新的 nanomembranes 的發展與特定焦點的從事在設計他們的特定功能屬性往湧現的應用,包括被瞄準的分子分隔, biosensing 和可植入的可移植的藥物發運 (Fig.1)。 這個途徑天生直接地被啟發,例如在硅藻 (單細胞海藻) 的 biosilica 膜生物模仿的原則為關鍵膜功能的發展是應用的例如有選擇性的分子運輸,能源運輸和發信號的地方 (感覺)。

圖 1. 湧現的應用的 Nanomembranes : a) 分子分隔, b) biosensing 和 c) 藥物發運

設計與期望功能和屬性的 nanomembranes, Losic 博士的組被開發的一系列的製造協議精密地控制他們的最重要的參數,包括毛孔直徑、毛孔幾何和表面化學。 因為它是簡單,耗費小,石版印刷任意和高度靈活的執行結構工程在 nanoscale,這個自命令的電化學過程被選擇作為極小製作途徑。

典型的 nanomembrane 結構 (氧化鋁氧化物) 在我們的實驗室定期地製造了 (圖高度組織的 2) 顯示,有可控制結構上的垂直對齊的毛孔通道度量,包括毛孔直徑 (10-200 毫微米),相互毛孔距離 (50 到 400 毫微米),高毛孔長寬比、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、化工穩定性和生物兼容性。 nanomembranes 結構上的功能可以通過調整情況容易地控制和 tunned (電解質、電壓、當前、溫度和時間) 在製造時。

圖 2. 孔結構 SEM 圖像自命令的電化學陽極氧化 (氧化鋁氧化物) 製造的 nanomembranes。 A) 頂面和 b) 橫斷面

製造與形狀和棘輪毛孔幾何的 nanomembranes 的富挑戰性的問題通過稱循環陽極氧化的一個唯一電化學極小製作方法的發展解決了。 所以 nanomembranes 設計與複雜和分層結構毛孔結構的第一次允許我們使用毛孔形狀作為方法為分子分隔。 有選擇性的分子分隔的一個新概念使用這些定期納諾棘輪開發中是加固新的分隔技術 (圖 3)。

圖 3. 與循環陽極氧化製造的形狀的毛孔幾何的 Nanomembranes

要提前被製造的 nanomembranes 屬性我們開發他們介入修改進程例如金屬鍍層 (化工和電化學),碳 nanotube 增長、基本層證言、等離子聚化和表面 functionalization 的另外的結構上和化工 functionalization 的幾個方法。

綜合 nanomembranes,與精密地受控毛孔 dimeters (下來對一些 nm),設計了與金子、鎳、碳、聚合物和 nanoparticles。 顯著改進膜輸運性質和範圍和化學製品選擇性符合快速和有選擇性的分子分隔的過分要求的要求。

唯一磁性,離子交換, electrocatalytic 和光學性能 (SERS,干涉測量) 這些膜在伊恩 Wark 研究所提供非常好的潛在,與籌碼基於和標籤自由的 nanopore 生理傳感器的發展生物醫學的診斷和特別的好處可植入的可移植的藥物發運的我們的組的。


參考

1. D. Losic, M.A. Cole, B. Dollmann, K. Vasilev, H.J. Griesser, nanoporous 氧化鋁膜的表面修改由等離子聚化,納米技術, 2008年, 19, 245704 的
2. D. Losic、 S. Simovic,自被命令的 nanopore 和 nanotube 平臺藥物發運應用的,專家的意見在藥物發運, 2009年, DOI : 10.1517/17425240903300857
3. L. 多孔正極氧化鋁膜, 2009年,多微孔和 Mesoporous 材料, 2009年, 126, 87-94 的 Velleman、 G. Triani, P.J. 伊萬斯, J.G. Shapter, D. Losic,結構上和化工修改
4. L. Velleman, J.G. Shapter, D. Losic,金 nanotube 膜 functionalised 與有選擇性的分子運輸的氟化的硫烴,膜科學, 2009年, 328,121-126 日記帳。
5. D. Losic,與形狀的毛孔幾何的 M. 利洛、 D. Losic Jnr。,多孔氧化鋁和循環陽極氧化製造的複雜毛孔結構,小, 2009年, 5日 1392-1397
6. D. Losic, D. Losic Jnr,多孔正極氧化鋁, Langmuir, 2009年, 25, 5426-5431 的準備與週期性地穿孔的毛孔的
7. K. Krishna, D. Losic,綜合的 A 簡單的途徑 TiO2 與通過漏洞形態學的 nanotubes, Physica 狀態先令 RRL, 2009年, 3,沒有 5, 139-141
8. K. Vasilev, Z. Poh, K. Kant, J. 陳, A, Michelmore, D. Losic,剪裁鈦白 nanotube 列陣的表面功能,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,生產有層狀表面化學的 nanoporous 正極氧化鋁膜,化工通信 2009年, 3062-3064
10. M. 利洛, D. Losic,離子束多孔正極氧化鋁毛孔空缺數目: 唯一 nanopore 和 nanopore 列陣,材料信函, 2009年, 63, 457-460 的形成。
11. M. 利洛, D. Losic,毛孔障礙氧化物層的受控解散和生產的空缺數目檢測與通過漏洞形態學的 nanoporous 氧化鋁,膜科學, 2009年, 327, 11-17 日記帳。

版權 AZoNano.com,杜尚 Losic (伊恩 Wark 研究所,南澳大學博士)

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

Last Update: 13. June 2013 23:02

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