使用纳米粒子自适应修复金属有机骨架膜中应力引起的动态裂纹

应力引起的裂纹往往会导致材料的灾难性失效。对于膜而言，分离过程中的应力载荷以及热和机械风险会逐渐产生裂纹，从而削弱膜在长期分离过程中的稳定性和可靠性。

近日，中国科学院大连化学物理研究所杨伟申教授、班玉杰教授团队提出利用纳米粒子对金属有机骨架膜中应力诱导动态裂纹(AHSDC)进行自适应修复，相关研究成果发表在《科学进展》上。

传统的裂缝后修复技术由于裂缝形成与修复过程在时空上不匹配，缺乏逐点修复的精度，导致修复区域较大，从而导致膜厚度增加、传质阻力增大。

本研究提出采用AHSDC来创造裂纹产生与愈合之间的时空和谐。AHSDC利用风险因素克服膜的耐受极限，使应力诱导的动态裂纹在分离前充分暴露。同时，它采用在相同化学环境中原位形成的纳米粒子，一旦膜中出现裂纹，即可立即填充裂纹间隙。

研究小组证明，AHSDC可以逐点精确地发挥作用，并形成自适应愈合区，并能够根据裂缝的特性自行选择形状。

经过AHSDC处理的膜对共沸混合物保持了令人满意的分离性能，能耗节省了约85%。此外，分离耐久性提高了至少两个数量级。

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