中國科學院大連化學物理研究所李先鋒教授團隊在能源材料領域取得重要突破，成功開發(fā)出一種具有精確篩分功能的超薄聚合物膜材料。這項研究成果近日發(fā)表于國際權威期刊《自然化學工程》，為解決聚合物膜材料長期存在的性能瓶頸提供了創(chuàng)新性解決方案。研究團隊采用獨特的界面聚合物交聯(lián)策略，制備出厚度僅3微米的新型聚合物膜，該材料在釩液流電池測試中展現(xiàn)出優(yōu)異的性能表現(xiàn)。界面聚合物交聯(lián)策略使超薄聚合物膜能夠?qū)崿F(xiàn)快速且選擇性的離子傳輸。
傳統(tǒng)聚合物膜材料通常通過相分離法制備，其內(nèi)部孔道結構呈現(xiàn)無序分布特征，這使得材料在分離相似尺寸的離子或分子時面臨選擇性不足的難題。與金屬有機骨架和共價有機骨架等具有周期性有序通道的無機納米多孔材料相比，傳統(tǒng)聚合物膜在精確分離方面存在明顯局限。李先鋒教授團隊通過精確調(diào)控交聯(lián)時間和交聯(lián)劑類型，在聚合物支撐層上成功構建出納米級交聯(lián)分離層，形成1.8至5.4埃的空腔結構，實現(xiàn)了埃級精度的離子篩分功能。
在實際應用測試中，這種新型超薄聚合物膜表現(xiàn)突出。當應用于釩液流電池系統(tǒng)時，該材料在300mA/cm的高電流密度條件下實現(xiàn)了82.38%的能量效率，顯著提升了電池性能。李先鋒教授表示："我們開發(fā)的界面交聯(lián)策略有效降低了膜厚度，大幅減少了離子傳輸阻力，同時保持了優(yōu)異的選擇性。"這種突破性的設計思路不僅解決了傳統(tǒng)聚合物膜材料選擇性-滲透性的矛盾關系，還為未來儲能技術的發(fā)展提供了新的可能。
該研究成果具有重要的理論價值和實際應用前景。通過構建準有序網(wǎng)狀結構，研究團隊成功實現(xiàn)了高離子選擇性和低電阻的協(xié)同優(yōu)化，這一突破為聚合物膜材料的設計提供了全新思路。李先鋒教授指出："這項研究攻克了聚合物膜領域長期存在的技術難題，為基于膜的分離和儲能技術帶來了實質(zhì)性進展。"未來，這項技術有望在新能源存儲、化工分離、環(huán)境保護等多個領域發(fā)揮重要作用，推動相關產(chǎn)業(yè)的技術升級。
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