2021年5月27日
无论是在海水淡化，水净化或CO2分离，膜发挥技术中心的作用。该亥姆霍兹关于此已经工作了一个新的变种数年：它由特殊的高分子的形式气孔的纳米尺度的大小相同。
要被分离亚博网站下载的物质，比如某些蛋白质，确实可以从这些孔中溜走。由于这些分离层非常薄，因此非常脆弱，它们被绑定到具有更粗孔隙的海绵状结构上，为该结构提供了必要的机械稳定性。
“一个特殊的方面是，这些结构是在自组织行为中形成的，”Hereon膜研究所所长、汉堡大学物理化学教授Volker Abetz教授说。“相对于可比较的膜，其是通过复杂的过程中使用的粒子加速器部分制造，这许相对便宜的生产”。由于聚合物膜结合了高通量和强分离选择性，它们在未来的生物技术和制药生产，以及废水处理，如过滤不需要的染料，都可能是有趣的。
通过计算机模拟进展
近年来，专家们在开发这些新膜方面取得了相当大的进展。然而，针对具体的应用，还缺乏全面的理论认识。“到目前为止，已经有大量的试验和错误，以及直觉参与，”Abetz说。“现在应该差不多从根本上了解这些系统尽可能地。“正因如此，马库斯穆勒，在哥廷根和沃尔克Abetz大学理论物理学教授发表在科学杂志的评论文章化学评论。工作总结最有前途的研究方法的知识，可以关闭现有的差距在聚合物膜和识别领域知识的当前状态。
计算机模拟在这方面发挥重要的作用：它们可以用来详细数字模型，在制造过程中会发生什么。“问题是，这些过程非常复杂，我们所处理的时间长度和时间尺度完全不同，”穆勒解释说。“我们现在还没有在涵盖所有这些量表与单一描述的位置。”然而，有计算机模型可以模拟各个方面。其中一些模型描述了单个聚合物分子的行为，而另一些模型则在更粗糙的网格上复制膜。到目前为止，这些不同的方法只有相当微弱的联系，而且描述各种过程的时间顺序也带来了挑战。为了更深入地理解，如果这些模型之间的相互联系比现在更好，那将是有益的。
从图板聚合物膜
“聚合物膜的生产可以与制作soufflé，Müller说。两者都是关于稳定微小气孔此事，整个事情再次崩溃之前“。之一是不清楚的方面是分离层和载体层的同时形成如何，如果相互影响以及如何能够被控制。另一个问题的担忧毛孔怎么可以布置和对齐，使得它们允许通过膜的尽可能高的流量 - 对于膜的盈利能力的决定性标准。“幸运的是，电脑和模型越来越好，这应该有利于长足的进步”，米勒补充道。“我们可以在Jülich上访问JUWELS超级计算机，这是世界上速度最快的计算机之一。”机器学习算法在未来也可能有所帮助;这里可能有未被发现的潜力。
然而，这不仅需要理论。实验中还需要做一些工作。“比如，一个很大的未知数是湿度，”Abetz解释道。“我们知道，它可以决定性地影响聚合物膜的形成。但为了更好地理解这一影响，我们需要系统的测试。“如果像这些障碍是可以克服的，它会带来长期的研究目标靠近一点点：“我们的梦想是首先在计算机上设计和优化一种聚合物膜，作为“数字孪生”，用于特定的应用，这样它就可以在实验室中以特定的方式生产出来。”Abetz说。“也许我们甚至可以在计算机上发现全新的结构，那些我们在实验中从未遇到过的结构。
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