科技：自愈式反向過濾器為許多新穎的應用打開了大門

【科技：自愈式反向過濾器為許多新穎的應用打開了大門】

一個自我修復的膜，作為一個反向過濾器，阻止小顆粒，讓大顆粒通過，是賓州州立機械工程師團隊「直接從科幻小說」工作。「傳統的過濾器，就像那些用於製作咖啡的過濾器一樣，允許小物體通過，同時保持較大的物體，」機械工程研究生Birgitt Boschitsch說。

然而，她和研究團隊形成了完全相反的，一種穩定的液體材料，可以篩選出較小的物體，同時允許較大的物體通過。該研究於今天（8月24日）在線發表在Science Advances上。該團隊試驗了液體的獨特性能。「如果你將手指放入一杯水中並將其取出，水的表面會自我修復，」Wormley家庭早期職業教授兼機械和生物醫學工程助理教授Tak-Sing Wong解釋道。

這種新開發的膜也是如此，但與傳統的過濾器不同，這種過濾器不會按尺寸分離物體。相反，它響應物體的動能或運動能量。「通常，較小的物體由於質量較小而與較低的動能相關聯，」Wong說。「因此，具有較高動能的較大物體將穿過膜，而具有較低動能的較小物體將保留。」

此外，當物體通過時，膜纏繞在物體周圍，允許膜在穿過物體的物體頂部完全自愈。在其最簡單的形式中，膜可以用水和穩定液體和空氣之間界面的物質產生，並且具有類似於生物細胞膜的結構。為了創建初始原型，團隊使用了一個簡單的肥皂膜。然後可以對組件進行修改和優化以提供獨特的目的，例如增強的機械強度，抗菌性能或氣味中和。

「你可以添加使膜壽命更長的組件或允許其阻擋某些氣體的組件，」Boschitsch解釋說。「有許多潛在的添加劑可供選擇，以便根據目標應用定製膜。」展望未來，研究人員設想了膜的任意數量的創造性，真實世界的應用。如果醫生需要在沒有乾淨的手術室，偏遠地區或軍事戰場的潛在情況下進行開放式手術，這種材料可以作為外科手術薄膜來幫助複製安全操作所需的清潔環境。

膜不僅可以作為顆粒屏障，而且自我修復特性還允許諸如外科手術工具的醫療裝置在污染物停留時通過。「膜過濾器可以潛在地防止細菌，灰塵或過敏原到達開放性傷口，同時仍允許醫生安全地進行手術，」Wong說。「這種膜可以使這成為可能。」

該研究還可能影響存在衛生問題的發展中地區。「世界上有十億人仍然公開排便，原因很多，其中一個原因是廁所味道不好，」Boschitsch解釋說。「但如果這可以應用於那些廁所，它可以讓固體廢物通過膜，而引起氣味的氣體將被困住。」

「我一直對開發能夠直接幫助人們的技術感興趣，」Boschitsch說。「在發展中國家，製造能夠應對人類面臨的挑戰的東西，是我覺得有意義的東西。」

展望未來，該團隊計划進一步開發具有增強功能的膜，並與其他研究人員合作，以測試和調整該膜用於實際應用。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！