新聞網(wǎng)訊 近日，我校隋坤艷教授團(tuán)隊(duì)在鹽差發(fā)電領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，研究成果發(fā)表在材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Advanced Functional Materials》上，題目為“Anti-Swelling 3D Nanohydrogel for Efficient Osmotic Energy Conversion”（DOI：10.1002/adfm.202416425），論文的第一單位為青島大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，通訊作者為我校隋坤艷教授、隨欣教授及北京航空航天大學(xué)高龍成教授，第一作者為材料科學(xué)與工程學(xué)院2022級(jí)碩士研究生林存才。
化石燃料的枯竭帶來(lái)環(huán)境污染、資源短缺等問(wèn)題，海水和河水的鹽度差之間存在的滲透能，作為新型清潔能源備受關(guān)注。利用反電滲析(RED)技術(shù)進(jìn)行滲透能轉(zhuǎn)換是目前最有效的技術(shù)手段。離子選擇膜作為該工藝的關(guān)鍵部件，必須具備較高的功率密度和機(jī)械強(qiáng)度。聚電解質(zhì)水凝膠材料以其高電荷密度而聞名，是良好的選擇性膜材料，但其不可避免的膨脹問(wèn)題對(duì)離子選擇性和機(jī)械強(qiáng)度都有嚴(yán)重影響。
為了最大限度地發(fā)揮水凝膠的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)克服其局限性，我們首次開(kāi)發(fā)了一種在納米多孔聚酰亞胺膜內(nèi)原位聚合的抗膨脹3D納米水凝膠。這種創(chuàng)新的復(fù)合結(jié)構(gòu)具有出色的抗膨脹能力，膨脹率從純水凝膠的593.2%降至37.5%，且尺寸沒(méi)有明顯變化。膜的機(jī)械強(qiáng)度達(dá)到89.5 MPa，比純水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度提高了2個(gè)數(shù)量級(jí)。值得注意的是，抗膨脹的3D納米水凝膠還表現(xiàn)出優(yōu)異的滲透能量轉(zhuǎn)換性能，產(chǎn)生高達(dá)48.5 W/m2的功率密度，本文為解決滲透能量轉(zhuǎn)換中膜的溶脹效應(yīng)提供了新思路。
上述研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金（No. 22005162, 22175009）、山東省泰山學(xué)者計(jì)劃（No. tstp20231226），山東省自然科學(xué)基金(No. ZR2020QE093)的資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202416425.
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