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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2026-03-12
摘要
微孔玻璃狀聚合物是氣體分離膜的有吸引力的材料，因為它們具有高滲透性和可定制的選擇性，只要可以延遲物理老化。原型微孔玻璃狀聚合物 PTMSP 可與超交聯靛紅-三蝶烯多孔聚合物網路 (PPN) 混合，以延緩身體老化。然而，雖然 PPN 可有效減少物理老化，但它也會影響輕質氣體通過 PTMSP 的滲透性。這裡使用分子動力學模擬來揭示造成這些效應的機制的基本原理。所開發的原子模型可以令人滿意地再現實驗觀察結果，例如純 PTMSP 以及 PTMSP-PPN 共混物的基體密度和空腔尺寸分佈。模擬結果分析表明，物理老化被延遲，因為 PPN 夾雜物減慢了 PTMSP 弛豫，同時降低了自由體積袋之間的連接性。為了了解 PPN 夾雜物如何影響輕質氣體滲透性，所開發的原子模型用於探測 CO2 和 CH4 擴散和吸附。這些模擬是針對具有不同密度的 PTMSP 矩陣進行的，旨在重現實驗滲透率數據。透過研究模擬軌跡，我們發現，雖然 CH4 優先穿過自由體積空腔，但 CO2 優先與可用表面相互作用，尤其是在存在 PPN 的情況下。這些差異有助於解釋實驗觀察結果。也研究了 C2H6 和 H2S 透過 PTMSP 基質的傳輸。這些氣體，特別是 H2S，被發現被 PTMSP 吸收，產生非常低的擴散係數。預測各種天然氣成分擴散路徑差異的能力揭示了工程膜控制滲透性和選擇性以實現大規模應用的可能性。