กริดกริดเมมเบรน: นาโนอูเรสเกิดขึ้นได้อย่างไรผ่านเทคโนโลยี?

กริดกริดกริดผ่านขอบเขตการปฏิบัติงานของสื่อตัวกรองแบบดั้งเดิมด้วยโครงสร้างรูขุมขนที่มีลักษณะคล้ายกันขนาดนาโน การก่อตัวของโครงสร้างที่แม่นยำนี้คือการบูรณาการอย่างลึกซึ้งของเทคโนโลยีด้านวิทยาศาสตร์วัสดุและเทคโนโลยีวิศวกรรมโดยอาศัยการควบคุมขั้นสูงสุดของพารามิเตอร์กระบวนการเมมเบรนและการควบคุมที่แม่นยำในระดับกล้องจุลทรรศน์ จากการประกอบโมเลกุลของเยื่อโพลิเมอร์ไปจนถึงการแกะสลักโครงสร้างจุลภาคที่แม่นยำแต่ละกระบวนการวางรากฐานสำหรับการบรรลุความแม่นยำในการกรองระดับโมเลกุล เป็นวัสดุสำคัญสำหรับ กริดกริดเมมเบรน การสร้างโครงสร้างรูขุมขนเมมเบรนพอลิเมอร์ส่วนใหญ่อาศัยวิธีการผกผันเฟสและวิธีการแยกเฟสที่เกิดจากความร้อน วิธีการผกผันเฟสบรรลุการเติบโตของรูขุมขนอย่างเป็นระเบียบโดยการควบคุมกระบวนการเปลี่ยนผ่านของสารละลายพอลิเมอร์อย่างชาญฉลาดจากเฟสที่เป็นเนื้อเดียวกันไปยังหลายเฟส ในระยะเริ่มต้นของการก่อตัวของเมมเบรนพอลิเมอร์จะละลายอย่างสม่ำเสมอในตัวทำละลายเฉพาะเพื่อสร้างสารละลายที่เป็นเนื้อเดียวกันจากนั้นสารละลายจะถูกคัดลอกเข้าไปในเมมเบรนทำลายความสมดุลของระบบโดยการตกตะกอนการแช่การเหนี่ยวนำการระเหยและวิธีอื่น ๆ การใช้วิธีการตกตะกอนแบบแช่เป็นตัวอย่างเมมเบรนที่เคลือบจะถูกแช่อยู่ในอ่างแข็งตัวและตัวทำละลายและการตกตะกอนได้รับการแพร่กระจายสองครั้งอย่างรวดเร็วส่งผลให้การแยกของเหลวของเหลวหรือของเหลวของแข็งของสารละลายพอลิเมอร์ ในกระบวนการนี้พารามิเตอร์เช่นอัตราการระเหยของตัวทำละลายองค์ประกอบของการแข็งตัวของอ่างและอุณหภูมิกลายเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดโครงสร้างรูขุมขน เมื่อตัวทำละลายระเหยอย่างรวดเร็วและอ่างอาบน้ำแข็งตัวและตัวทำละลายมีความสามารถในการละลายซึ่งกันและกันที่แข็งแกร่งพอลิเมอร์จะรวมกันอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างรูขุมขนขนาดเล็กและหนาแน่น ในทางกลับกันอัตราการแยกเฟสที่ช้าลงนั้นเอื้อต่อการก่อตัวของโครงสร้างรูพรุนขนาดใหญ่ที่มีรูพรุนสูง โดยการปรับพารามิเตอร์เหล่านี้อย่างแม่นยำนักวิจัยสามารถนำทางการประกอบตัวเองของวัสดุพอลิเมอร์เพื่อจัดทำอาร์เรย์รูขุมขนที่จัดเรียงอย่างสม่ำเสมอซึ่งเป็นกรอบพื้นฐานสำหรับการก่อสร้างโครงสร้างกริดที่ตามมา วิธีการแยกเฟสที่เหนี่ยวนำด้วยความร้อน (TIPS) ใช้วิธีการที่แตกต่างกันและใช้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเพื่อขับเคลื่อนกระบวนการแยกเฟส วิธีนี้ใช้การเจือจางที่สามารถผสมได้อย่างสมบูรณ์กับพอลิเมอร์ที่อุณหภูมิสูงและความสามารถในการละลายลดลงอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำ หลังจากให้ความร้อนพอลิเมอร์และเจือจางไปยังเฟสที่เป็นเนื้อเดียวกันระบบจะผ่านการแยกเฟสของเหลวของเหลวหรือการแยกของเหลวของแข็งโดยการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วหรือควบคุมอัตราการระบายความร้อน เมื่ออุณหภูมิลดลงเจือจางและพอลิเมอร์ก็ค่อยๆแยกออกจากกัน ต่อมาเจือจางจะถูกลบออกในภายหลังโดยการสกัดและวิธีการอื่น ๆ ทำให้โครงสร้างรูขุมขนในเมมเบรน การควบคุมที่แม่นยำของพารามิเตอร์เช่นอัตราการระบายความร้อนประเภทที่เจือจางและเนื้อหากำหนดขนาดรูปร่างและการเชื่อมต่อของรูขุมขน โดยการปรับสภาพกระบวนการให้เหมาะสมรูขุมขนสามารถจัดเรียงในลักษณะที่ได้รับคำสั่งสูงในเมมเบรนเพื่อสร้างเครือข่ายรูขุมขนแบบสม่ำเสมอ หลังจากสร้างโครงสร้างรูขุมขนเริ่มต้นแล้วจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการประมวลผลแบบไมโคร-นาโนเช่น photolithography และ nanoimprinting เพื่อแกะสลักรูขุมขนปกติให้เป็นรูปกริด Photolithography เลือกพื้นผิวเมมเบรนผ่าน photomask เพื่อทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีในพื้นที่ที่รับแสงจากนั้นจะกำจัดส่วนหนึ่งของวัสดุผ่านขั้นตอนต่าง ๆ เช่นการพัฒนาและการแกะสลักเพื่อสร้างโครงสร้างกริดที่มีรูปร่างเรขาคณิตเฉพาะ เทคโนโลยี Nanoimprinting ใช้แม่พิมพ์ที่มีรูปแบบระดับนาโนเพื่อถ่ายโอนรูปแบบไปยังพื้นผิวเมมเบรนผ่านความดันเชิงกลเพื่อให้ขอบรูขุมขนถูกตัดและเปลี่ยนรูปอย่างแม่นยำ เทคโนโลยีการประมวลผล micro-nano เหล่านี้สามารถควบคุมข้อผิดพลาดขนาดรูขุมขนที่ระดับนาโนเมตรเพื่อให้แน่ใจว่ารูปร่างขนาดและพารามิเตอร์การออกแบบของโครงสร้างกริดมีความสอดคล้องสูง กระบวนการขึ้นรูปของโครงสร้างรูขุมขนที่มีลักษณะคล้ายระดับนาโนคือการจัดการอย่างแม่นยำของพฤติกรรมของสสารในระดับกล้องจุลทรรศน์ การปรับพารามิเตอร์ของการเชื่อมโยงกระบวนการแต่ละครั้งนั้นเหมือนกับการแกะสลักที่แม่นยำในระดับโมเลกุลจากการแยกเฟสของพอลิเมอร์ด้วยตนเองไปจนถึงการประมวลผลที่แม่นยำของโครงสร้างไมโคร-นาโนและโครงสร้างจุลภาคที่มีประสิทธิภาพการกรองที่ยอดเยี่ยมถูกสร้างขึ้นโดยชั้น รูขุมขนกริดที่มีความแม่นยำนี้ไม่เพียง แต่ให้ตัวกรองความสามารถในการคัดกรองตามขนาดได้อย่างแม่นยำ แต่ยังประสบความสำเร็จในการเลือกการเก็บรักษาสารในรูปแบบที่แตกต่างกันผ่านรูปทรงเรขาคณิตที่ไม่เหมือนใคร