中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李先鋒教授團(tuán)隊(duì)在能源材料領(lǐng)域取得重要突破，成功開發(fā)出一種具有精確篩分功能的超薄聚合物膜材料。這項(xiàng)研究成果近日發(fā)表于國際權(quán)威期刊《自然化學(xué)工程》，為解決聚合物膜材料長期存在的性能瓶頸提供了創(chuàng)新性解決方案。研究團(tuán)隊(duì)采用獨(dú)特的界面聚合物交聯(lián)策略，制備出厚度僅3微米的新型聚合物膜，該材料在釩液流電池測試中展現(xiàn)出優(yōu)異的性能表現(xiàn)。界面聚合物交聯(lián)策略使超薄聚合物膜能夠?qū)崿F(xiàn)快速且選擇性的離子傳輸。
傳統(tǒng)聚合物膜材料通常通過相分離法制備，其內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)無序分布特征，這使得材料在分離相似尺寸的離子或分子時面臨選擇性不足的難題。與金屬有機(jī)骨架和共價有機(jī)骨架等具有周期性有序通道的無機(jī)納米多孔材料相比，傳統(tǒng)聚合物膜在精確分離方面存在明顯局限。李先鋒教授團(tuán)隊(duì)通過精確調(diào)控交聯(lián)時間和交聯(lián)劑類型，在聚合物支撐層上成功構(gòu)建出納米級交聯(lián)分離層，形成1.8至5.4埃的空腔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了埃級精度的離子篩分功能。
在實(shí)際應(yīng)用測試中，這種新型超薄聚合物膜表現(xiàn)突出。當(dāng)應(yīng)用于釩液流電池系統(tǒng)時，該材料在300mA/cm的高電流密度條件下實(shí)現(xiàn)了82.38%的能量效率，顯著提升了電池性能。李先鋒教授表示："我們開發(fā)的界面交聯(lián)策略有效降低了膜厚度，大幅減少了離子傳輸阻力，同時保持了優(yōu)異的選擇性。"這種突破性的設(shè)計(jì)思路不僅解決了傳統(tǒng)聚合物膜材料選擇性-滲透性的矛盾關(guān)系，還為未來儲能技術(shù)的發(fā)展提供了新的可能。
該研究成果具有重要的理論價值和實(shí)際應(yīng)用前景。通過構(gòu)建準(zhǔn)有序網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，研究團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了高離子選擇性和低電阻的協(xié)同優(yōu)化，這一突破為聚合物膜材料的設(shè)計(jì)提供了全新思路。李先鋒教授指出："這項(xiàng)研究攻克了聚合物膜領(lǐng)域長期存在的技術(shù)難題，為基于膜的分離和儲能技術(shù)帶來了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。"未來，這項(xiàng)技術(shù)有望在新能源存儲、化工分離、環(huán)境保護(hù)等多個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級。
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