芳纶纳米纤维因其高机械强度和耐热性而成为有远景的有机纳米结构单元，被大范围的使用于制作用于别离膜。但是，按现有办法制备的芳纶纳米纤维一般直径较小，导致构成的别离膜过于细密，约束了纳滤膜的别离功率。
近期，迪肯大学类前沿资料研究院（IFM）类伟巍教授、刘丹教授协作成功的经过将二甲基甲酰胺作为二次去质子化溶剂添加到二甲亚砜中以供给温文的变形环境的办法，改进了现有的芳纶纳米纤维的制备办法,将纤维直径从纳米级带到了亚微米级。然后，经过调理改进的芳纶纳米纤维溶液浓度用于制备具有更大孔径散布和更高外表电荷的纳滤膜。经过此办法制备的芳纶纳米纤维纳滤膜的水通量最高可达410 L m−2h−1bar−1, 比现在的商业纳滤膜的水通量高了40倍有余. 一起，得益于芳纶纳米纤维的高机械强度和化学安稳性，运用此办法制备的纳滤膜具有超安稳纳米通道，在 4 至 10 的广泛 pH 值范围内坚持超越 194 L m−2h−1bar−1 的高水通量，并在超越120小时的测验中表现出优异的长效安稳性。本作业研制的芳纶纳米纤维变形办法供给了一种新的思路来调控芳纶纳米纤维直径散布，一起本文供给的膜的结构规划打破了现有的纳滤膜在渗透性和选择性之间平衡点，为规划下一代纳滤膜供给了一种立异的办法。相关研究效果以“Solvent-Induced Deformation of Aramid Nanofibers for Ultrahigh-Flux Nanofiltration Membranes” 为题宣布在Advanced Functional Materials上。马宇熹为本文的榜首作者。
首要，经过改进传统的芳纶纳米纤维的制备办法, 将可于二甲亚砜互溶的非质子溶剂二甲基甲酰胺混溶二甲亚砜溶液，一起坚持氢氧化钾饱满，来定向调控芳纶纳米纤维的质子化程度，从而影响芳纶纳米纤维终究的直径巨细 （图1a）。如图1 b-d所示，本作业成功的将传统芳纶纳米纤维直径从小于30纳米增大到均匀165纳米，最小30纳米最大350纳米的正态散布曲线上。一起，经过一系列表征，如FTIR，液相Raman 和XRD等，进一步动态提醒了变形过程中的氢键数量改变，以及带来的芳纶纳米纤维和所构成的膜的结构的改变。
除了液相重组芳纶纳米纤维自身，液相重组芳纶纳米纤维溶液浓度被调理利用来影响其纳滤膜的描摹与结构。经过增大膜别离孔道的直接散布和增强膜外表的负电带电量，来进一步规划与完成高通量的纳滤膜。
图3. 原始和液相重组芳纶纳米纤维纳滤膜的外表粗糙度，外表电荷和亲疏水表征
本作业所得到的一系列液相重组芳纶纳米纤维纳滤膜展示出了超高功率的对阴离子型染料分子的别离。经过进一步的膜参数优化与调理，ANF-DMF-0.15膜平衡了别离功用和水通量，展示了超强的酸碱和长效别离安稳性。
本作业不光供给了一种新的纤维直径调控办法，并且成功运用的这一战略来规划和制作具有特定孔径和外表电荷的高通量纳滤膜。所得到的液相重组芳纶纳米纤维纳滤膜功用远超于现在一切根据芳纶纳米纤维的传统纳滤膜以及现在运用的商业化纳滤膜，展示出了极大的商场使用远景，也为将来新一代的纳滤膜结构规划供给了新的辅导与思路。
类伟巍教授，澳大利亚迪肯大学先进资料研究院（IFM）副教授，先进功用资料和等离子体技能研究组组长，博士生导师，2014年澳大利亚优秀青年学者，2022年澳大利亚未来学者。长时间从事新式功用二维纳米资料和制备技能的研究作业，在二维功用资料，纳米复合资料，新能源环境资料器材等方面取得了一些列重要效果。迄今已在Joule，Nature Communications，J. Am. Chem. Soc，Angew. Chem. Int. Ed，Adv. Mater，Adv. Energy Mater，ACS Nano， Small，Nano Energy，ACS Energy Letter等本范畴具有世界影响力的刊物上宣布学术论文200余篇。
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