滴水识真伪 滤尽天下浊：膜界传奇“核孔膜”的崛起与应用

在我们日常生活中，膜无处不在，手机膜、保鲜膜、美容面膜等种类繁多。然而，在众多膜材料中，核孔膜以其独特的性能和广泛的应用脱颖而出，被誉为膜界中的传奇。

什么是核孔膜？

核孔膜，全称核径迹蚀刻微孔膜，也被称为核微孔膜或重离子微孔膜。它的历史可以追溯到上世纪60年代，是在固体核径迹技术的基础上发展起来的。上世纪60年代，在美国通用电气（GE）研究室，Fleischer和Price等人利用放射性核素产生的裂变碎片轰击薄膜和矿物质材料，成功制备出特殊的微孔，开启了核孔膜的研究与应用之旅。

早期的核孔膜制备主要依赖核反应堆中的铀等重核裂变碎片轰击膜材，但这种方法效率和产能较低，且质量不够完美。随着加速器技术的兴起，科学家们找到了更为安全高效的制备方法——利用重离子加速器辐照形成离子径迹。加速器将重离子加速到极高能量，轰击一定厚度的薄膜，形成“潜径迹”，再经过化学蚀刻，潜径迹处形成孔道，制成核孔膜。

核孔膜的材料选择范围广泛，塑料、玻璃、云母等均可作为原材料，还可选择耐高温和酸碱的材料，常见的有聚酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）、聚酰亚胺（PI）和云母等。

此外，研究者们还可根据不同需求，通过对离子径迹进行后处理调控，形成漏斗形、酒杯形、铅笔形等特殊孔道形状。与普通膜相比，核孔膜表面平整光滑，对水、病毒、细胞、生物大分子无吸附，不会吸收溶解于滤液中的物质，且本身无粒子、纤维等脱落，不会二次污染滤液。它还具有良好的化学稳定性、热稳定性，机械强度高，韧性好，可折叠，可反复热压处理。

而核孔膜之所以神奇，关键在于其独特的性能。它区别于普通膜的一大特点是孔径均一、孔形规则，每个孔的尺寸与形状几乎完全相同。核孔膜是一种具备筛分机理的滤膜，其微孔由种类和能量相同的离子辐照及后期蚀刻形成，在微观尺度下能轻松实现孔径一致，且孔径和孔密度可精确调控，可在亚纳米到几十微米范围内选择，孔密度可从每平方厘米1个小孔到上亿个小孔。这种精密加工工艺，工业激光、机械方法或化学工艺都难以企及。

核孔膜在精密筛分领域的应用：

①在医学制药领域，传统的输液器过滤膜易脱落异物、吸附药剂成分，而核孔膜可显著提升微粒截留率，有效预防因微粒引起的多种不良反应，保证患者输液安全，因此美国、日本、韩国以及欧盟等国的国家药典规定大输液器上的过滤膜为核孔膜。

②在TCT细胞检测中，核孔膜的高精密过滤能采集病变信息。

③在日常生活中，核孔膜还应用于酒类、饮用水、茶饮料等的澄清和除菌过滤，能有效去除酵母、细菌、残渣等，改善澄清度，达到冷消毒效果，延长贮存期，并降低生产能耗。

④在空气净化方面，核孔膜被用于防霾纱窗、防霾口罩。

⑤核孔膜在锂离子电池隔膜领域发挥重要作用，研究者们利用其技术优势，研制新型锂离子电池隔膜，以提升电池性能和安全性。

此外，核孔膜还具有核径迹防伪功能，其防伪图案由微米级微孔组成，可通过滴水消失、笔涂上色等方法识别，具有技术独占性。

清华大学核能与新能源技术研究院高级工程师王玉兰指出，核孔膜作为一种具有独特性能的材料，在多个领域展现出了巨大的应用潜力。其精密的孔结构和优异的化学、物理稳定性，使其在过滤、分离等传统应用领域保持优势的同时，不断拓展到新能源、生物医学等新兴领域。“核孔膜的研究与应用前景广阔，随着技术的不断进步和成本的降低，其应用范围将进一步扩大，为我们的生活带来更多便利和惊喜。”王玉兰说道。

核孔膜，这位膜界传奇，以其独特的性能和广泛的应用，正不断书写着新的辉煌篇章，为人类社会的发展和进步贡献着不可或缺的力量。