国家标准计划《仿生液体门控技术 跨膜压强测试方法》由 TC598(全国仿生学标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国机械工业联合会。
主要起草单位 厦门大学 、北京机械工业自动化研究所有限公司 。
07 数学、自然科学 |
07.080 生物学、植物学、动物学 |
向自然学习是新材料和新体系发展的永恒主题,通过生物微纳结构和功能的研究,为设计制备新材料带来无限可能。
膜科学作为交叉学科,在航空航天、面向海洋的水资源综合利用、环境治理等国家重大需求方面发挥关键性的作用。
不同于传统观点,认为液体薄膜存在变硬、蒸发或受限于固体之间狭小空间等设计局限,将液体引入到材料界面的设计中,人们对界面材料的性质、制备和理解将有一个全新的视角。
正如,生命创造的大多数耐用的表面材料来自于液体而非固体,其可以使食肉植物“马来王猪笼草”的叶子具有超滑移表面;使膝盖具有润滑能力和抗压性能;使昆虫脚具有可逆的粘附性与形状自适应能力。
从本质上来说,液体复合能够为材料界面带入丰富的动力学性能,如自修复、自组装、自清洁、自成形和自适应,而且这些材料性能都达到分子尺度的动态响应;同时,利用液体与固体之间动态相互作用进行液体与基底之间的材料界面设计,为实现复杂的液体材料功能提供了更广阔的空间与无限的设计可能性。
2015年,我国科学家提出“液体门控机制”并逐渐发展出液体门控技术。
液体门控技术的来源是受到自然界中肺泡小孔启发(生物中的肺泡,由液体填充了组织,气体通过充满液体的通道进入组织内部,进行气体交换),利用液体复合在多孔膜材料的微尺度孔道中,在毛细力作用下,可稳定填充在微观限域的孔道内部,形成一种“液体门”,该稳定填充于多孔膜材料的孔道中的液体,具有压力驱动下的“门控”功能。
通过制备液体复合微米多孔膜材料,并将液体界面调控作为提升膜材料的功能、性能和应用的突破口,其中包含有固/液、液/气、液/液的界面调控。
不同于气体与固体材料,液体分子具有一定范围的流动可控性、无缺陷、非共价结合和自愈合等性质。
这项技术被国际权威组织国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)评选为2020年度全球化学领域十大新兴技术。
液体门控技术近年来发展迅速,突破了传统膜多相分离需要改变环境压力的限制,为多相微反应、多相催化、材料合成等领域做出了突出贡献;并同时发展了一种多相体系中跨膜压强测试全新方法。
该法操作简单,可应用于膜科学流体压强检测与分析,同时也在食品安全、医疗诊断、空气净化等应用领域具重要指导意义。
液体门控技术涉及空气净化、乳化、农业、多相分离、水处理、生物医药、化学检测、气体阀门、能源发电等各个方面。
随着各个领域的新起与发展,液体门控技术对于这些领域的发展有着重要的应用价值与指导意义。
当前,液体门控技术兴起不久,缺乏相关的各级标准及法规,严重掣肘液体门控技术的生产、消费、监管等产业发展重要环节。
为保障液体门控技术应用于工业放大生产的需求,应对液体门控技术做液体门控技术的标准,全面提升液体门控技术产业质量效益和竞争力。
本文件包括液体门跨膜压强相关的术语和定义、总体原则和要求、仪器和设备,并对跨膜压强测试的测试方法、测试仪器和设备以及测试步骤给出了详细的描述,并提供了一些特定试样的实例以供参考。