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核孔膜（徑跡蝕刻膜）原理、特點及應用
閱讀：3540 發(fā)布時間：2022-6-10一,、什么是核孔膜
核孔膜也稱徑跡蝕刻膜，軌道蝕刻膜,，是用核反應堆中的熱中子使鈾235裂變,，裂變產(chǎn)生的碎片穿透有機高分塑料薄膜，在裂變碎片經(jīng)過的路徑上留下一條狹窄的輻照損傷通道,。這通道經(jīng)氧化后,，用適當?shù)幕瘜W試劑蝕刻，即可把薄膜上的通道變成圓柱狀微孔,?？刂坪朔磻训妮椪諚l件和蝕刻條件，就可以得到不同孔密度和孔徑的核孔膜,。
核孔膜的材料為各種絕緣固體薄膜,，常用的有聚碳酸酯（PC），聚酯（PET）,，聚酰亞胺（PI）,聚偏氟乙烯（PVDF）等,，聚碳酸酯目前是使用最多的材料，蝕刻靈敏度高,，蝕刻速度大,，可制作小孔徑的核孔膜，最小孔徑達0.01μm. 例如比利時it4ip 核孔膜的孔徑為0.01-30μm核孔膜,，且生產(chǎn)聚酰亞胺的核孔膜的技術(shù),。德國SABEU 能夠生產(chǎn)可供醫(yī)療用的孔徑為0.08-20μm聚碳酸酯，聚酯和PTFE材質(zhì)的核孔膜,。
核孔膜幾何形狀規(guī)則,，孔徑均勻，基本是圓柱形的直通孔,，過濾時大于孔徑的微粒被截留在濾膜表面,，是電介質(zhì)薄膜，就不存在濾膜本身對濾液的污染,，是精密過濾和篩分粒子的理想工具,。核孔膜的機械強度高,，柔韌性好,，能忍受反復洗滌，因此可以多次重復使用,。
二,、核孔膜的基本參數(shù)
核孔膜的孔徑大小，孔長（膜厚度），孔密度是基本參數(shù),?？讖酱笮∮晌g刻時間決定，通過控制化學蝕刻時間,，可獲得特定孔徑的核孔膜,。固定蝕刻過程中可獲得精確且具有狹窄孔徑分布的核孔膜，可提供精確的過濾值,，能夠在過濾過程中高效準確的排除顆粒,，適合嚴格的過濾操作，例如用于合成納米或微米物質(zhì)的模板,，用于癌細胞過濾分離等,。
孔密度等于垂直照射在單位面積薄膜上的重離子數(shù)目，控制重離子流量,，可獲得特定孔密度的核孔膜,。通過調(diào)節(jié)光束，可獲得從每平方厘米1000個孔到每平方厘米1E+09個孔的孔密度,。常用孔隙度表示孔密度的大小,，孔隙度是指微孔總面積與微孔分布面積的比值， 如果孔密度過大,，重孔率會顯著增大,，會破壞孔徑的單一性，孔隙率一般是小于10%,，it4ip 可提供孔隙度40%左右的核孔膜,。
核孔膜的長度或核孔膜的厚度與材料種類、重離子核素種類和能量有關(guān),，用裂變碎片制作的核孔膜厚度等于或小于10μm,，采用重離子加速器產(chǎn)生的重離子能量較高，可制作較厚的核孔膜,。厚度大,，機械強度較大，液體和氣體通過核孔膜的速度也變小,。
通過選擇孔徑,，孔密度和過濾膜厚度，可生產(chǎn)具有特定水和空氣流速的核孔膜,。
除以上基本參數(shù)外,，空隙排列也是核孔膜的重要參數(shù)，除垂直90度孔,，還有多角度孔,，例如平行傾斜孔，交叉正負45度。例如用+45°/-45°孔的徑跡蝕刻膜過濾器合成3D互連納米線網(wǎng)絡的模板,。
三,、核孔膜與纖維素膜的比較
實驗室和工業(yè)上使用的微孔膜種類繁多，常用的是曲孔膜,，又稱化學膜或纖維素膜,，這些膜的微孔結(jié)構(gòu)不規(guī)則，與塑料泡沫類似,，實際孔徑比較分散,，而核孔膜標稱孔徑與實際孔徑相同，孔徑分布窄,，可用于精確的過濾,。
核孔膜與纖維素膜有很大區(qū)別，核孔膜在許多方面比纖維素膜好,，主要優(yōu)點有：
w 截留特性好,。核孔膜的孔徑形狀規(guī)則，大小均一,，能精確截留大于孔徑的顆粒,，把大于孔徑的粒子截留在濾膜表面進行分離。而混合纖維素酯濾膜的孔徑在平均值周圍分散大,，故截留性就差,。
w 核孔膜透明，表面平整,，光滑,。這樣的膜有利于收集并借助光學顯微鏡進行粒子分析，對微生物觀察可直接在膜表面染色而膜本身不被染色,，有利于熒光分析,。
w 過濾速度大。核孔膜雖孔隙率低,，但厚度薄,，混合纖維素酯膜雖空隙率高，但厚度厚,，又通道彎彎曲曲,，大小不勻的迷宮式的，其過濾速度是不及核孔膜,。
w 機械強度高,，柔性好。 聚碳酸酯和聚酯核孔膜的抗拉強度大于200㎏／㎝2,，混合纖維素酯濾膜遠不及核孔膜柔性好,。
w 化學穩(wěn)定性好。核孔膜可以耐酸和絕大部分有機溶劑的浸蝕,，其化學穩(wěn)定性比混合纖維素酯膜好,。
w 熱穩(wěn)定性好：核孔膜可經(jīng)受140 ℃高溫，而不影響其性能,，故可反復進行熱壓消毒而不破裂和變形,，混合纖維素膜耐120℃。低溫對核孔膜性能也無明顯影響,。
w 生物學特性好：核孔膜即不抑菌,，也不殺菌，也不受微生物侵蝕,，借助適當?shù)呐囵B(yǎng)基,，細菌和細胞可直接生長在濾膜上，可長期在潮濕條件下工作,，而混合纖維素酯不行,。
w 核孔膜沒有粒子，纖維等脫落,，不會象其它濾紙一樣污染濾液,。可制成憎水膜（用于大氣污染監(jiān)測等）親水膜等,。
w 自重輕,，重量一致性好，吸水性低,，灰份少,，膜不易受潮變質(zhì)，而混合纖維素膜則易受濕變質(zhì),。
四,、核孔膜的應用
核孔膜具有精確和均勻的孔徑,，是精確保留小顆粒的理想選擇,，可應用于過濾技術(shù)，實驗室分析,，醫(yī)療,，制藥，化學,、食品,，細胞生物學，微生物學,，納米技術(shù)及汽車電子等領(lǐng)域,。
1,、氣體液體過濾
核孔膜能過濾液體和氣體中的固態(tài)物質(zhì)，如細菌,、病毒等顆粒狀的雜質(zhì),，用于空氣凈化、超純氣體或試劑制備,，醫(yī)學過濾及消毒,。例如SABEU 核孔膜用于軍團菌檢測。食品,、飲料,、化妝品中細菌的回收。
用于生命科學和醫(yī)療環(huán)境中的無菌排氣,，既能保護實驗室環(huán)境免受微生物的侵害,，也要保護活的微生物免受外部污染，確保無微生物通過與醫(yī)療設(shè)備的接觸進入患者體內(nèi),，通向外部的開口的配備無菌空氣過濾器,，能夠保護環(huán)境受潛在污染。TRAKETCH微孔過濾膜提供了可靠的屏障,，符合 USP Class VI 的生物相容性,，適合多種滅菌環(huán)境，平坦光滑的表面還會使液體形成液滴并從膜上流出,，從而使膜保持干燥,，確保無菌空氣排放。
病人和醫(yī)療設(shè)備的保護：用于保護病人和醫(yī)療設(shè)備的一次性用品,，例如通風口,，聽力設(shè)備，傳感器保護器和靜脈輸液器,，TRAKETCH 微孔過濾膜具有精確的孔適用于無菌通氣和USP 等級的毒性測試,，符合FDA 標準具有生物兼容性，具有超潔凈,、不脫落,，可提取等特點。
液體藥物的過濾：注射劑中不能含有大于3.5μm的固體顆粒,，核孔膜能夠保證注射劑高質(zhì)量的過濾,。核孔膜能夠防止顆粒或細菌進入人體,，SABEU制造的無PFOA核孔膜尤沒有纖維脫落適合用于輸液和藥物輸送系統(tǒng),。
2、醫(yī)療診斷領(lǐng)域
用于宮頸癌細胞的回收,，循環(huán)細胞的分離,，用流式細胞儀,，熒光顯微鏡細胞計數(shù)等。
例如核孔膜用于薄層細胞學中的巴氏試驗,，可有效回收細胞,。用于液基薄層細胞學檢查（TCT篩查），回收宮頸癌細胞,。It4ip 核孔膜用于眼部診斷細胞病理學，出色的細胞學制備,，無需背景染色,，只需少量液體樣本，對于眼液樣本有用,，例如眼房水,，玻璃體標本以及角膜和結(jié)膜刮片等。
3,、生命科學
包括細胞培養(yǎng),，細胞分離檢測等。如極化動物細胞的培養(yǎng),，開發(fā)細胞培養(yǎng)嵌入皿等,。也用于ICCP – 交互式細胞共培養(yǎng)板，非常適合細胞間通訊研究,、外泌體研究,、免疫學研究、再生醫(yī)學研究,、共培養(yǎng)研究和免疫染色研究,。
例如肺細胞和組織的培養(yǎng)，與海綿狀的膜不同,，TRAKETCH 核孔膜不讓細胞進入材料并粘附到孔里,，而是在平坦光滑的表面進行生長，不損害組織情況下,，可以方便剝離組織用于檢查或者進一步使用,，此原理有利于移植的皮膚細胞的培養(yǎng)。SABEU核孔膜還用于化妝品和醫(yī)藥行業(yè),，在徑跡蝕刻膜上進行的皮膚模型實驗,。
4、汽車電子領(lǐng)域
汽車機動車排氣： TRAKETCH®離子徑跡膜的IP等級為67或68,，由于具有精確的孔隙,，可以為這些機械和電氣部件過濾液體和顆粒而成為理想的保護。
保護敏感電子產(chǎn)品：與其他膜相比,，TRAKETCH®離子軌道膜具有均勻的孔徑和均勻的氣流,。而且具有疏水和疏油性,。這些特性可以保護在室外和濕度下使用的敏感電子設(shè)備，保護電子設(shè)備免受顆粒物的影響,，同時保持對空氣的滲透性,。
壓力補償元件：壓力補償元件 (PCE) 由疏水和疏油過濾膜（不含 PFOA）組成，可補償產(chǎn)生的壓力變化,，同時阻止外部水分和顆粒,。用于多種電子產(chǎn)品、照明系統(tǒng),、包裝物及電子醫(yī)療設(shè)備等,。
6、納米技術(shù)
用于納米材料合成的模板,，例如自支撐的三維互連的納米管和納米線
使用軌道蝕刻膜作為多功能模板加工方法,，用于生長易于調(diào)整幾何尺寸和空間排列的大型三維互連納米線或納米管陣列。
