元素百科为您介绍超级净水膜的诞生，浙江大学制作图灵结构分离膜。据浙江大学介绍，浙江大学化学工程与生物工程学院长期从事膜科学研究的张林教授团队将图灵结构与膜研究相结合，首次在膜上制作纳米图灵结构。北京时间5月4日，首次在国际顶级期刊《科学》上发表了图灵结构的研究成果。
斑马的黑白条纹，海螺的旋转螺纹，植物茎叶的旋转卷曲。。。这些规则在自然界中重复的图案是如何形成的，一直是一个令人好奇的问题。早在60多年前，英国科学家图灵就预测，一些重复的自然斑图可能是由两种特定物质(分子、细胞等)相互反应或作用产生的。).这两种成分通过一个被称为“反应扩散”的过程，会自发地组织成斑纹、条纹、环纹、螺旋或斑驳的斑点。后来，科学家们证实了这一猜想，并称这种结构为“图灵结构”。
界面聚合制备超薄分离膜技术自20世纪80年代以来一直相当成熟，但同一界面聚合制备纳滤膜和反渗透膜虽然制备工艺和反应机制完全一致，但表面结构差异很大：纳滤膜表面光滑，反渗透膜表面为峰谷结构，相对粗糙。张林团队进行了深入的研究。在研究差异的原因时，他们发现界面聚合过程是一个典型的“反应扩散”系统。
图灵结构产生的必要条件是两个反应物的扩散系数之间的差异应达到一个数量级以上。研究小组希望找到一种方法来改变反应物的扩散系数差异，以满足这一条件。
经过仔细的分析和讨论，研究小组提出在小扩散系数的反应水溶液中添加亲水分子，阻碍反应物的扩散。这项工作就像抓住慢扩散反应物的“大腿”，让它跑得更慢。在大量的实验中，研究人员试图添加各种亲水分子，以降低溶解在水中的反应物向油中扩散的速率，并在水与油的接触面上与油中的反应物反应，形成一种具有周期性变化的图灵结构的新型纳滤膜。
经过长时间的持续试验，研究人员发现聚乙烯醇是抑制反应物扩散的亲水分子。
随着聚乙烯醇对反应物扩散的“障碍”，原本光滑的膜表面真的“长”了图灵结构。这些图灵结构只有20-30纳米致密，有周期性规律，有的是管状的，有的是气泡状的，为膜表面的水提供了更多的位置，从而提高了膜的透水性。
假如通过电子显微镜观察，这些图灵结构，仿佛是一个半圆形的帐篷，密密麻麻地覆盖着膜的表面。这些鼓鼓囊囊的“帐篷结构”之间有许多间隙，降低了水通过的阻力，使膜的分离性能比传统的制备方法提高了3到4倍。也就是说，透过膜的水比原来多3-4倍，大大降低了膜工艺的产水成本，提高了分离效率。
纳滤膜的界面聚合制备通常在不到一分钟的时间内完成，传统的测试方法几乎失败。最后，研究人员通过核磁共振测量了添加亲水聚合物后两种反应物的扩散率差，并验证了实验确实成功地制备了一种具有图灵结构的新型分离膜。
三位论文评审专家对这项研究给予了高度评价。其中一位评审专家认为，这是一种非常有趣的新型脱盐薄膜，“据我所知，这是第一次尝试在薄膜上制作纳米尺度图灵结构”。
