这是一个新的机会，可以制备机械强度高、孔径小于10纳米的等孔膜，用于从对称的三嵌段共聚物中分离分子

《Journal of Membrane Science》：A new opportunity to prepare mechanically strong isoporous membranes with sub 10 nm pores for molecular separation from symmetric triblock copolymers

对称三嵌段共聚物膜孔径调控及机械性能增强研究。通过合成与二嵌段共聚物分子量相近的对称三嵌段共聚物，采用非溶剂诱导相分离法制备亚10纳米孔径的异孔膜，发现其孔径（约7纳米）更小且机械性能（抗压缩性、拉伸强度、韧性）分别提高2倍、2.4倍和2.6倍，同时保持优异的蛋白质筛分选择性（α=12.4）。该策略避免了传统二嵌段共聚物膜需后修饰的复杂工艺，为分子筛分膜开发提供新途径。

　　近年来，随着对分子分离技术需求的不断提升，异质孔膜（isoporous membranes）因其均匀的孔径和出色的分离性能而受到广泛关注。这类膜通常由块状共聚物（block copolymers）通过自组装（self-assembly）形成，其中二嵌段共聚物（diblock copolymers）是最常用的材料。然而，直接使用二嵌段共聚物制备的异质孔膜往往孔径较大，通常超过10纳米，这在一定程度上限制了其在高附加值分子分离中的应用。为了解决这一问题，研究者们通常采用后修饰（post-functionalization）的方法来缩小孔径，但这种方法往往伴随着操作复杂性、时间和成本的增加，同时还可能对膜的机械性能产生负面影响。

在这一背景下，研究人员探索了一种新的解决方案，即通过合成对称三嵌段共聚物（symmetrical triblock copolymers）来直接制备具有亚10纳米孔径的异质孔膜。这种方法的核心在于，对称三嵌段共聚物在结构上与二嵌段共聚物相似，但具有额外的中间段，从而在自组装过程中展现出不同的行为。这种结构差异不仅可能影响膜的孔径，还可能显著改善其机械性能。本文的重点在于揭示对称三嵌段共聚物在制备异质孔膜时的优越性，并探讨其在分子分离中的应用潜力。

研究团队首先合成了一种对称三嵌段共聚物（t-PS4VPS）和一种与之具有相近分子量（约60千克/摩尔）和相似组成的二嵌段共聚物（d-PS4VP）。通过对比这两种材料的自组装行为及其在异质孔膜中的表现，研究发现对称三嵌段共聚物能够实现更小的孔径（约7纳米）以及更高的分子选择性（α=12.4）。这一结果表明，通过调整共聚物的结构，可以在不牺牲机械性能的前提下，实现更精细的孔径控制。

在机械性能方面，对称三嵌段共聚物制备的异质孔膜表现出显著的优势。与传统的二嵌段共聚物膜相比，其压缩阻力提高了2倍，拉伸强度提高了2.4倍，韧性提高了2.6倍。这些性能的提升主要归因于对称三嵌段共聚物在自组装过程中形成的更为稳定的微相分离结构。相比二嵌段共聚物，三嵌段共聚物在结构上具有更多的界面区域，这些区域在拉伸过程中能够提供更多的能量耗散，从而增强膜的机械强度和韧性。

进一步的研究表明，对称三嵌段共聚物在制备异质孔膜时，无需复杂的后修饰过程即可实现亚10纳米的孔径控制。这不仅简化了制备流程，还降低了生产成本。同时，由于三嵌段共聚物的结构更为稳定，其在使用过程中表现出更好的耐久性，这对于长期的分子分离应用尤为重要。相比之下，传统的二嵌段共聚物膜在制备亚10纳米孔径时，往往需要进行化学修饰，这可能会改变孔形成块的化学性质，从而影响膜的整体性能。

此外，研究还探讨了对称三嵌段共聚物在不同条件下的自组装行为。通过在非溶剂诱导相分离（non-solvent induced phase separation, SNIPS）过程中对薄膜进行热处理和溶剂控制，研究人员成功地调控了膜的孔径和结构。实验结果表明，三嵌段共聚物在自组装过程中能够形成更为均匀的有序结构，这不仅有助于实现更小的孔径，还能够提高膜的渗透性和选择性。这种结构上的优势使得对称三嵌段共聚物在分子分离领域展现出广阔的应用前景。

在实际应用中，异质孔膜的孔径控制对于分离不同尺寸的分子至关重要。例如，在生物分子分离中，膜的孔径需要精确匹配目标分子的尺寸，以确保高效的分离效果。对称三嵌段共聚物制备的异质孔膜不仅能够实现更小的孔径，还能够通过调整中间段的长度和组成来进一步优化分离性能。这种灵活性使得对称三嵌段共聚物成为一种理想的材料，适用于多种分子分离场景。

综上所述，对称三嵌段共聚物在制备异质孔膜方面展现出显著的优势。它不仅能够实现亚10纳米的孔径控制，还能够提升膜的机械性能，从而满足高附加值分子分离的需求。与传统的二嵌段共聚物相比，对称三嵌段共聚物的制备过程更为简便，且无需复杂的后修饰步骤，这将有助于推动其在实际应用中的普及。未来的研究将进一步探索对称三嵌段共聚物在不同环境下的自组装行为，以及其在分子分离中的具体应用效果。