Novatoriškame tyrime mokslininkai sėkmingai susintetino ir panaudojo hibridines anglies molekulinio sieto membranas, pasižyminčias tiksliai kontroliuojamomis nano- ir mikroporomis bei integruotais pavieniais cinko atomais. Šis novatoriškas metodas žada revoliuciją dujų atskyrimo technologijose, žymiai pagerindamas efektyvumą ir selektyvumą.
Šių hibridinių membranų kūrimas kyla dėl didėjančios pažangių medžiagų, galinčių spręsti dujų atskyrimo procesų keliamus iššūkius įvairiose pramonės šakose, įskaitant energetiką, aplinkos apsaugą ir chemijos gamybą, paklausos. Tradiciniai dujų atskyrimo metodai dažnai remiasi energiją eikvojančiais procesais, todėl eksploatavimo išlaidos yra didelės, o tai lemia aplinkosaugos problemas. Hibridinių anglies molekulinių sietų membranų įdiegimas yra tvari alternatyva, kuri galėtų sumažinti šias problemas.
Membranų sintezė apima kruopštų procesą, leidžiantį tiksliai sureguliuoti porų dydžius nano ir mikro lygmenimis. Šis tikslumas yra labai svarbus, nes jis leidžia membranoms selektyviai filtruoti dujas pagal jų molekulių dydį ir formą. Įtraukus į membranos struktūrą atskirus cinko atomus, dar labiau pagerėja jos veikimas, sukuriant papildomas aktyvias vietas, kurios palengvina dujų adsorbciją ir atskyrimą.
Laboratorinių bandymų metu hibridinės membranos pademonstravo išskirtines dujų atskyrimo galimybes, ypač sudėtingiems mišiniams, tokiems kaip anglies dioksidas ir metanas. Membranos pasižymėjo puikiu pralaidumu ir selektyvumu, pranokdamos įprastas medžiagas. Tai ypač svarbu anglies dioksido surinkimo ir saugojimo (CCS) technologijų kontekste, kur efektyvus CO2 atskyrimas nuo kitų dujų yra būtinas siekiant sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą.
Be to, hibridinės membranos yra perspektyvios įvairiose srityse, ne tik CCS. Jos gali būti naudojamos gamtinių dujų valymui, vandenilio gamybai ir net farmacijos pramonėje lakiųjų organinių junginių atskyrimui. Šių membranų universalumas atveria naujas mokslinių tyrimų ir plėtros galimybes, galinčias lemti proveržius įvairiuose sektoriuose.
Tyrėjai optimistiškai vertina sintezės proceso mastelio keitimo galimybes, kurios yra labai svarbus komercinio gyvybingumo veiksnys. Šiuo metu jie ieško būdų, kaip gaminti šias membranas didesniu mastu, išlaikant laboratorinėmis sąlygomis pastebėtas kokybės ir našumo charakteristikas. Taip pat bendradarbiaujama su pramonės partneriais, siekiant palengvinti perėjimą nuo tyrimų prie praktinio pritaikymo.
Be įspūdingų eksploatacinių savybių, hibridinės anglies molekulinio sieto membranos taip pat yra draugiškos aplinkai. Jų sintezėje naudojamos medžiagos yra gausios ir netoksiškos, o tai atitinka didėjantį dėmesį tvarumui medžiagų moksle. Šis aspektas ypač patrauklus pramonės šakoms, siekiančioms sumažinti savo anglies pėdsaką ir laikytis griežtesnių aplinkosaugos taisyklių.
Pasauliui grumiantis su klimato kaitos ir išteklių valdymo iššūkiais, tokios inovacijos kaip hibridinės anglies molekulinio sieto membranos yra reikšmingas žingsnis į priekį. Tobulindamos dujų atskyrimo procesus, šios membranos galėtų atlikti lemiamą vaidmenį siekiant švaresnės energijos sprendimų ir mažinant pramonės išmetamų teršalų kiekį.
Apibendrinant galima teigti, kad hibridinių anglies molekulinių sietų membranų su gerai kontroliuojamomis nano- ir mikroporomis bei pavieniais cinko atomais sintezė ir panaudojimas žymi reikšmingą pažangą medžiagų moksle. Dėl išskirtinių dujų atskyrimo galimybių ir įvairių pritaikymo galimybių šios membranos yra pasirengusios padaryti ilgalaikį poveikį pramonės šakoms visame pasaulyje, atverdamos kelią efektyvesnei ir tvaresnei praktikai. Tyrėjai ir toliau tyrinėja visą šios technologijos potencialą, siekdami artimiausiu metu ją pritaikyti ne tik laboratorijose, bet ir realiose srityse.
Įrašo laikas: 2024 m. gruodžio 19 d.
