图灵结构聚酰胺分离膜突破纳滤膜的透水极限

图灵结构(turing structures)是指自然界生物和生命现象中呈现的丰富多彩、令人叹为观止的美妙图案,其形成机理是图灵的反应-扩散理论.这种结构有什么用?与高分子科学有什么关联?最近浙江大学张林团队在Science上发表了制备图灵结构聚酰胺分离膜的最新研究成果,他们采用添加亲水性大分子聚乙烯醇调控界面聚合过程中水相单体哌嗪的扩散系数,增大了与油相中均苯三甲酰氯单体的扩散系数之差,巧妙满足了图灵的反应-扩散理论的基本要素,制备出纳米尺度的泡囊、管状等三维图灵结构,其水传递速度是商业膜的3~4倍,突破了现有纳滤膜的透水极限(upper-bound线),并采用金纳米颗粒作为标记物,可视化地验证了图灵结构对膜分离性能的贡献.该工作不仅制备出一种具有优异脱盐性能的高分子薄膜,更重要的是将图灵结构从理论研究层面推进到了应用实践,为更多本质上属于"反应-扩散体系"的高分子材料制备增加了一个新的研究维度.