Innovative Porenbildung revolutioniert Membrantechnologien nachhaltig

BerlinForscher der Universität Chicago haben eine neuartige Methode entdeckt, um viele kleine Löcher, sogenannte Nanoporen, zu erzeugen, die die Funktionsweise von Membranen verändern können. Diese Technik, entwickelt von Assistenzprofessor Chong Liu und seinem Team, bietet Lösungen für Herausforderungen bei der Nutzung dieser Membranen außerhalb des Labors. Das Verfahren nutzt Materialien, die von Natur aus in bestimmten Bereichen schwach sind, und setzt ein elektrisches Feld ein, um gezielt viele Poren zu schaffen.

Polykrystallines Molybdändisulfid wird in dieser Methode verwendet, um die Bildung von Poren zu steuern. Mit dieser Technik lässt sich sowohl die Anzahl als auch die Größe der Poren verändern, von 4 Nanometern bis zu weniger als einem Nanometer. Diese Verbesserungen machen den Prozess vielseitig einsetzbar, etwa für die Wasseraufbereitung und Energiesysteme.

Gezielte Wasserreinigung, Rückgewinnung wertvoller Metalle und Osmosekraftwerke zur Energieerzeugung

Nanoporöse Membranen sind vielversprechend für umweltfreundliche Anwendungen, besonders bei der Wasserreinigung und Ressourcengewinnung. Sie können Metalle wie Lithium effizient aus Wasser entfernen, was für erneuerbare Energiesysteme von Bedeutung ist. Dank der winzigen und gleichmäßig verteilten Poren sind diese Membranen besonders empfindlich und leistungsstark.

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Diese neue Methode hat bedeutende Auswirkungen auf die Materialwissenschaften. Sie ermöglicht die Herstellung von Poren in Materialien, die zuvor nicht machbar waren. Dies könnte zu Fortschritten in Brennstoffzellen- und Batterietechnologien führen. Zudem unterstützt die Entdeckung neue Ansätze in der präzisen Materialherstellung, indem erforscht wird, wie deren Zusammensetzung, Struktur und Defekte kontrolliert werden können.

Das Team unter der Leitung von Liu arbeitete mit den Professoren Shirley Meng und Shuolong Yang zusammen, um Fortschritte in der Quanten- und Batterietechnologie zu erzielen. Ihr gebündeltes Fachwissen führte zu bedeutenden Fortschritten bei der Entwicklung von Nanoporen. Dies zeigt, wie unterschiedliche wissenschaftliche Disziplinen gemeinsam wichtige Materialprobleme lösen können.

Der Fortschritt bei der Herstellung von Nanoporen ist ein bedeutender Schritt auf dem Weg zu Membranen, die in großem Maßstab produziert und vielseitig eingesetzt werden können. Die Forschung unterstreicht die zentrale Rolle der Materialtechnik bei der Bewältigung drängender Umwelt- und Technologieprobleme.