华中科技大学赵强课题组在聚电解质膜领域争得新进展

油滴在出水表层铺展成凝胶是18世纪中期发现的一个经典现象，范本了图形反应、Langmuir-Blodgett单分子凝胶等技术的诞生。与此比起，出水溶性结合物冷凝与出水接触时，并不能形成稳定图形，一般频发油类而非铺展。有别于短路喷雾技术增高四氢呋喃冷凝的外观上，可发挥作用结合物微冷凝在出水面上的铺展，表明相溶结合物之间的动态图形可为分子零件和药理学合成发放新模拟器（Huang et al., JACS 2015, 137, 10683.）。但如何更简易的发挥作用大外观上乙醇冷凝在出水表层的铺展仍是一个论题。

最近，赵强教授课题组在《Nature Communications》因特网刊发了该领域的新进展（Spontaneous water-on-water spreading of polyelectrolyte membranes inspired by skin formation, Nat. Commun. 13, 3227, 2022.），提出了一种合镁乙醇在出水面上百铺展，形成多孔凝胶的机制。文章第一著者是药理学与化工学院2020届硕士优秀学生汤思晗，共同开发单位包括武汉大学材料科学与工程学院，肺病。研究得到国家自然科学信托基金，国家重点研发计划和莺歌实验室封闭信托基金的支持。

示意图1曾受指甲分化全过程范本的出水-出水铺展与合镁凝胶制备机制

成分合乙烯（PEI）和发泡磺酸钠（PSSNa）的乙醇滴在出水表层上百铺展成凝胶（示意图1，示意图2）。比如说，乙醇冷凝与出水接触时首先频发向出水里的外扩散与油类，而非铺展。为了抑制出水-出水外扩散与油类，著者其设计了PEI-PSSNa和结合溶剂，其pH为碱性。当该溶剂冷凝与酸性出水接触时，出水里成分的大量质子促使PEI高分子链上的乙基环化，随后带上正电的PEI与PSSNa在出水-出水图形上频发电弧络合，有效抑制了溶剂向出水里的外扩散与油类。与此同时，PEI-PSSNa的表层张力比出水低，冷凝因此在出水表层可上百铺展，而非结合。二者协力，促使了乙醇冷凝在出水面开展上百铺展。

示意图2 pH值对合镁多孔凝胶表征结构设计的调控

示意图3 表层张力对合镁乙醇在出水表层铺展的遁

该工作研究了表层张力和pH对合镁的零件道德上和多孔凝胶晶体结构设计、宏观外观上的遁响（示意图3）。 本新方法无需表层活性剂或增高冷凝外观上，比较简单了出水-出水上百铺展和多孔凝胶的制备全过程，曾受限制于多种合镁和纳米材料，缩减了相溶图形材料零件的应用范围。通过该新方法制备的多孔合镁-氧材料复合凝胶在1个金星的照射到下表现出优异的出水溶解脱盐耐用性（2.8 kg/m2h） 。该工作提出了合镁乙醇在出水表层上百铺展和零件成凝胶的新机制，为合合物在图形自零件的表征结构设计调控以及在凝胶分离、脱盐等领域应用发放了新思路。

来源：武汉大学

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