EAGER-Coupled Mechanics of Nanoporous Membrane with Functionalized Surfaces
具有功能化表面的纳米多孔膜的EAGER耦合力学
基本信息
- 批准号:1322134
- 负责人:
- 金额:$ 10万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2013
- 资助国家:美国
- 起止时间:2013-02-15 至 2015-01-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This EAGER award will investigate coupled processes in an active nanoporous membrane resulting from cyclic mechanical deformation. Electrostatic and hydrodynamic interactions in the hyperboloidal nanopore due to variable pore geometry in the presence of ahydrodynamic pressure gradient will be studied to explore ion rejection and increased water flux through the membrane due to mechanical oscillations. Specific quesitons to be addressed include: What is/are the (i) limiting geometrical, electrostatic and hydrodynamic conditions for ion rejection and water flux; (ii) fabrication constraints in manufacturing a hyperboloidal nanopore and (iii) relationship between water flux, ion rejection, amplitude and the duty cycle of the applied signal. The proposed research will for the first time investigate the applicability of elastic deformation of nanopores for an engineering function and mimic the functionality of cell membrane proteins. The proposed concept, if successful, will lead to a new class of membranes that can be programmed to separate various ions and species through controlled operation.If successful this research work will make significant contributions to the fields of active materials, membrane mechanics and provide fundamental understanding of active processes in nanopores. The fundamental understanding of ion transport processes through an active nanopore will lead to innovative applications in chemical separations and biomedical applications. The scientific knowledge gained from this work will be disseminated through presentations in Materials Research Society meetings and the scientific data will be made available to the general public through the PI's lab webpage. The research effort of this award will be further enhanced by engaging undergraduate students in Mechanical and Aerospace Engineering department at The Ohio State University on developing design rules for a desalination system. Further, relevancy of this research program to desalination, the ongoing social trend towards environmental sustainability will motivate undergraduate students to take up advanced engineering courses and certainly attract them to pursue graduate program in engineering.
该急切的奖励将研究由环状机械变形引起的活性纳米多孔膜中的耦合过程。 由于在存在ah虫动力压力梯度的情况下,由于孔几何形状可变,倍层纳米孔中的静电和流体动力相互作用将被研究,以探索由于机械振荡而引起的离子排斥并增加了通过膜的水通量增加。 要解决的特定Quesitons包括:什么是(i)限制离子排斥和水通量的几何,静电和流体动力学条件; (ii)在制造水通量,离子排斥,振幅和应用信号的占空比之间的倍曲面纳米孔和(iii)之间的关系中的制造约束。拟议的研究将首次研究纳米孔弹性变形在工程功能上的适用性,并模仿细胞膜蛋白的功能。拟议的概念,如果成功的话,将导致一类新的膜,可以通过受控操作进行编程,以分离各种离子和物种。如果成功的研究工作将为活动材料,膜力学,膜力学领域做出重大贡献,并提供对纳米孔积极过程的基本理解。通过主动纳米孔对离子运输过程的基本理解将导致化学分离和生物医学应用中的创新应用。从这项工作中获得的科学知识将通过材料研究协会会议的演讲来传播,科学数据将通过PI的实验室网页向公众提供。该奖项的研究工作将进一步增强俄亥俄州立大学的机械和航空航天工程系,以制定淡化系统的设计规则。此外,该研究计划与淡化的相关性,环境可持续性的持续社会趋势将激发本科生参加高级工程课程,并肯定会吸引他们从事工程研究生课程。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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