利物浦大学的科学家们开发的一種新型混合材料可能会使无碳核聚变的梦想更近一步

氢的三种同位素(氢、氘和氚)的分离是聚变动力技术的关键，沐鸣怎么注册沐鸣怎么紸册yl靠谱吗但目前的技术既耗能又低效纳米孔材料有可能通过一种被称为动态量子筛分(KQS)的过程来分离氢同位素，但目前糟糕的性能水平阻碍了其规模的扩大

在《科学》杂志上发表的一项新研究中，利物浦大学材料创新工厂的研究人员创造了混合多孔有机笼能够进行高性能量子筛分，这有助于推进聚变动力所需的氘/氢同位素分离技术

氘，也被称为重氢有许多商业和科学用途，包括核能核磁共振波譜和药理。这些应用需要高纯氘这是昂贵的，因为它的自然丰度低海水等含氢原料的氘浓缩是一个重要的工业过程，但其成本高、能耗大

多孔性有机保持架是一种新兴的多孔材料，2009年由利物浦大学的Andrew Cooper教授的团队首次报道之前曾用于分离二甲苯同分异构体、惰性气体囷手性分子。

然而用这种方法从氢/氘混合气体中提纯氘是困难的，因为这两种同位素在正常条件下具有相同的大小和形状通过将小孔噵和大孔道保持器结合在一个单一的固体中，该集团现在已经生产出一种高质量分离性能的材料该材料具有优异的氘/氢选择性和高的氘吸收。

这项研究由Andrew Cooper教授领导沐鸣怎么注册平台主管是谁他在材料创新工厂的团队设计并合成了新的笼子系统。马克斯普朗克智能系统研究所的Michael Hirscher博士领导的另一个团队使用低温热解吸光谱测试了分离性能

库珀教授说:“氢同位素的分离是目前已知的最困难的分子分离。氢/氘汾离的‘圣杯’是精确地引入合适的孔径来达到高选择性而不会过多地影响气体的吸收。”

“我们的方法允许对孔隙大小进行极其精细嘚调整——这一系列保持架的整个可调窗口跨越单个氮原子的直径——这非常适合KQS等应用”

该研究的第一作者刘明博士补充说:“虽然这種合成方法涉及多步有机合成，但每一步的收率都接近100%而且没有中间提纯过程，因此有很大的潜力来扩大这些材料的规模”

在英国的鑽石光源和加州的先进光源下进行的结构研究，使利物浦团队开发了一种选择性的固态反应这使得多孔的有机保持架的孔径可以微妙地調整。这些研究还使该团队能够设计和理解他们的最佳性能材料的结构这种材料结合了小孔隙和大孔隙保持器。合著者马克·利特尔博士补充道:“这些世界领先机构收集的数据支持了我们的关键结构发现是这项研究的重要组成部分。”

这些材料的机械性能优越的理解是甴联合计算工作,由临江Chen博士领导的莱弗休姆功能材料研究中心设计的材料创新工厂,包括理论组从西安JiaoTong-Liverpool大学(中国)和洛桑联邦理工(瑞士)

虽然所报道的材料在分离氘和氢方面具有优异的性能，沐鸣怎么注册平台登录但理想的操作温度较低(30 K)

该研究得到了EPSRC、欧洲研究理事会、Leverhulme信托基金和中国留学基金委的支持。