Do đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng màng lọc để loại bỏ tạp chất khỏi khí tự nhiên một cách hiệu quả và thân thiện hơn với môi trường. Tuy nhiên, việc tìm ra được loại vật liệu polymer có thể tách khí nhanh chóng và hiệu quả không phải là điều dễ dàng.
Theo tạp chí Advanced Materials, các nhà nghiên cứu tại MIT đã tìm ra một loại màng polymer cho phép gia tăng đáng kể hiệu quả lọc khí tự nhiên nhưng lại giảm thiểu tác động đến môi trường.
Màng này có khả năng xử lý khí tự nhiên nhanh hơn nhiều so với các vật liệu thông thường, Yuan He, một sinh viên tốt nghiệp Khoa Hóa học tại MIT, tác giả chính, nói: "Sản phẩm của chúng tôi có thể loại bỏ nhiều CO2 trong khí tự nhiên trong khoảng thời gian ngắn hơn".
Zachary Smith, giáo sư của MIT, người đứng đầu nghiên cứu này cho biết, hiện nay, các loại màng thường được tạo ra bằng các chuỗi polymer tuyến tính. Đây là những chuỗi polyme dài ở cấp độ phân tử. Có thể làm cho những sợi polymer này cứng hơn bằng cách thay đổi trống giữa các sợi. Tuy nhiên, nếu làm như vậy, sản phẩm sẽ không đủ độ xốp để cho phép các phân tử CO2 thấm qua chúng với tốc độ đủ nhanh.
Thay vì sử dụng chuỗi polymer dài, các nhà nghiên cứu đã thiết kế màng với các sợi trông giống như bàn chải tóc, có các lông nhỏ trên thân sợi. Đây chính là cấu trúc giúp polymer tách khí hiệu quả hơn.
"Chúng tôi có thể điều chỉnh chính xác vật liệu, tạo ra các khoảng cách cần thiết và cho phép thực hiện các tác động cần thiết để tạo ra các loại màng có tính thấm cao." Smith nói.
Trong các thí nghiệm, màng có thể chịu được CO2 với áp lực cực lớn (lên tới 51 bar) mà không bị dãn, trong khi các vật liệu khác chỉ chịu được khoảng 34 bar. Theo nhóm nghiên cứu, màng này còn dễ thấm hơn 2.000 -7.000 lần so với các loại màng truyền thống.
"Hiệu suất của vật liệu có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi "bàn chải" đã thiết kế", Francesco Benedetti, một sinh viên tốt nghiệp Hóa học kỹ thuật tại MIT.nói. "Điều này rất quan trọng, vì khi chúng ta hướng đến nhiều mục đích ứng dụng khác nhau, chỉ cần thay đổi "bàn chải"".
Polymer này cũng có khả năng chịu đựng tốt hơn các loại màng polymer khác nhờ tính ổn định, giúp vật liệu khả năng chống lại quá trình biến dẻo.
Các nhà nghiên cứu đang tiếp tục nghiên cứu thêm về hóa tính và cấu trúc của "bàn chải" trong mối quan hệ với hiệu suất làm việc của chúng.