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05
2026
-
06
Nat. Commun.：网络完整性重塑聚合物膜高精度分离
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背景
在气体与分子分离领域，实现高选择性与高机械稳定性的统一，一直是膜材料设计的核心挑战。以MOF、COF为代表的多孔材料可以提供规则孔道，但往往难以制备成大面积、无缺陷的实用膜；而聚合物膜则具备良好的加工性与稳定性，却受限于其无序结构：孔道随机，传输路径不可控。传统高自由体积聚合物虽然可以形成微孔，但这些孔往往是瞬态的、统计分布的，难以实现Å级*筛分。因此，如何将“有序孔结构”引入“可加工聚合物”，并实现对分子传输路径的*调控，成为关键问题。
创新
近日，韩国科学技术院Tae-Hyun Bae教授团队提出“网络完整性设计原则”，在聚合物中构建可控的Å级传输通道。研究通过引入特定桥联结构与交联策略，在聚合物网络中嵌入类似“框架结构”的扩散通道，使材料同时具备聚合物的连续性与多孔材料的有序性。不同于传统仅关注交联程度，该工作进一步提出“网络完整性”这一量化指标，从“桥联连接程度”出发，直接关联分子结构与分离性能。更关键的是，通过“密度探针”方法，*在实验上验证了小于3 Å的超微孔存在，突破了以往只能通过模拟推测的局限。这些连续、超微尺度通道为小分子（如氢气）提供了*传输路径，同时有效阻挡较大分子。最终，所构建膜在保持优异机械稳定性的同时，实现了超越现有聚合物性能上限的分离表现，并可长期稳定运行。
意义
该工作突破了传统聚合物膜“孔结构不可控”的瓶颈，将“网络结构设计”引入膜材料领域，实现了从分子结构到传输性能的可量化关联。更重要的是，“网络完整性”这一概念为膜设计提供了新的评价维度，使得聚合物膜可以像MOF/COF一样进行“类网格化设计”，从而兼具结构*确性与工程可行性。这一策略不仅适用于气体分离，还可拓展至有机溶剂分离与电化学隔膜等领域。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/xNK4FbOiYw6PlMFk-61caQ
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