SusChEM: Collaborative Research: Identification of the critical length scales and chemistries responsible for the anti-fouling properties of heterogeneous surfaces
SusChEM:合作研究:确定负责异质表面防污性能的临界长度尺度和化学成分
基本信息
- 批准号:1507850
- 负责人:
- 金额:$ 32万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2015
- 资助国家:美国
- 起止时间:2015-11-15 至 2020-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
In this project funded by the Environmental Chemical Sciences Program in the Chemistry Division at the National Science Foundation, Professors Meagan S. Mauter of Carnegie Mellon University and Ayse Asatekin of Tufts University characterize the fundamental mechanisms of foulant adhesion to surfaces with self-assembled chemical heterogeneity. This research leads to a novel class of fouling resistant surfaces that enable energy savings and the use of membrane desalination in highly fouling environments, such as wastewater reclamation. The fundamental insights also inform approaches to fouling prevention in biomedical and marine applications. This work involves polymer synthesis, colloidal force and deposition experiments, and modeling to evaluate the relative importance of domain size, domain hydrophobicity/hydrophilicity contrast, and domain chemistry in determining foulant adsorption. A library of copolymer films with surface heterogeneity on the length scale of 1 to 10 nm are synthesized and characterized. The material properties are used to model the attachment efficiency of colloids to these heterogeneous surfaces using three models of increasing complexity. These models are validated using colloidal force microscopy and mass-based deposition measurements using a quartz crystal microbalance with dissipation monitoring. Finally, this project explores the role of nanopatterning on colloidal release as a function of shear velocity. Two graduate and several undergraduate students involved in this research gain interdisciplinary knowledge and skills, and disseminate their work through publications and presentations. Both Professors Meagan S. Mauter and Ayse Asatekin are active advocates of broadening the participation of women in STEM fields, and incorporate this research into their teaching, which covers classes on environmental policy, polymer science, and separations.
在这个由美国国家科学基金会化学部环境化学科学项目资助的项目中,卡内基梅隆大学的 Meagan S. Mauter 教授和塔夫茨大学的 Ayse Asatekin 教授描述了具有自组装化学异质性的污染物粘附到表面的基本机制。 。 这项研究产生了一类新型的防污表面,可以节省能源,并在废水回收等高污染环境中使用膜淡化技术。这些基本见解还为生物医学和海洋应用中的污垢预防方法提供了信息。这项工作涉及聚合物合成、胶体力和沉积实验以及建模,以评估域尺寸、域疏水性/亲水性对比和域化学在确定污染物吸附中的相对重要性。 合成并表征了长度范围为 1 至 10 nm 的表面异质性共聚物薄膜库。 材料特性用于使用三个复杂性不断增加的模型来模拟胶体与这些异质表面的附着效率。 这些模型通过胶体力显微镜和基于质量的沉积测量(使用带有耗散监测的石英晶体微天平)进行验证。最后,该项目探讨了纳米图案对胶体释放作为剪切速度函数的作用。 参与这项研究的两名研究生和几名本科生获得了跨学科知识和技能,并通过出版物和演示传播他们的工作。 Meagan S. Mauter 和 Ayse Asatekin 教授都是扩大女性在 STEM 领域参与的积极倡导者,并将这项研究纳入他们的教学中,其中涵盖环境政策、聚合物科学和分离等课程。
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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- 作者:
Meagan Mauter;Timothy Tsung - 通讯作者:
Timothy Tsung
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