华恭 中青报·中青网记者 王烨捷

在华东理工大学化工学院，有一支“膜法师”团队，他们成功研发出新一代高性能非氟多孔离子传导膜，一举打破了核心膜材料被国外高校垄断的局面。这种国产膜成本远远低于进口膜售价，且能从源头上杜绝氟污染。目前，该材料已经实现规模化生产，达到年产5万平方米，应用于全钒、全铁等多种液流电池体系。

在新能源储能的关键领域——液流电池中，一种核心膜材料长期被国外高价含氟膜垄断，不仅成本高昂，其生产和使用过程中产生的“永久性”含氟污染物更对环境和健康构成严重威胁。2019年上映的电影《黑水》中，全氟辛酸污染致癌的事件让许多人开始关注氟污染问题。液流电池中广泛使用的全氟磺酸膜（如Nafion膜）正是“永久污染物”的来源之一。

我国离子膜行业长期面临“卡脖子”问题——不仅材料依赖进口，成本高昂，技术也存在高传导性与高选择性难以兼得的瓶颈。

“膜法师”团队在化工学院教授徐至的带领下，致力于解决上述问题。传统含氟膜依靠化学基团进行离子交换，而团队的技术路径是利用分子筛规整的孔道结构进行“物理筛分”，以解决离子膜高传导性与高选择性难以兼得的固有矛盾。然而，这项技术要实现真正应用，还面临一系列挑战：分子筛孔径是否适配、传导性能能否保障、膜的机械强度如何维持等，都是未知数。

在徐至与副教授庄林洲的指导下，学生团队进行了实验设计、材料制备和性能测试等大量工作。为了寻找材料性能的最优解，团队成员不断查阅文献、设计实验，仅配方调整就进行了500余次，性能测试超过2000次。

在反复的实验中，团队发现成膜过程中溶剂挥发产生的微小剪切力，会“拉扯”膜内的分子筛纳米片。之后，团队通过对温度、风速等参数进行调控，巧妙地利用这种剪切力使分子筛有序排列，如同为质子修建了一条畅通无阻的“高速公路”，极大地缩短了传导路径。

第一片直径40毫米的非氟分子筛膜样品成功制备，测试结果显示，这种新型非氟多孔膜的导电性能，是商业Nafion膜的2.7倍，对活性物质的渗透率降低近一半，具备出色的稳定性与机械强度，实现了“低成本、高性能、无氟环保”的突破。

而将实验室中的样品“放大”到工业化生产，是团队面临的又一重大挑战。

徐至表示，在实验室的小规模制备中，很多影响因素可以被忽略。但在工业化的连续生产中，纳米材料在重力作用下容易发生沉降和团聚，导致膜的厚度、孔结构和填料分布不均匀，会严重影响产品性能。

为此，团队成员深入研究了分子筛纳米片在聚合物基膜中的受力情况，开发了“恒风速变温”连续化生产新工艺。经过5个多月，600余次参数调试，3000余次性能测试，他们终于成功制备出工业规格的非氟多孔膜，实现了“从实验室到生产线”的关键跨越。

目前，非氟多孔膜已在上海电气储能、武汉巨安储能、江苏诚翔新能源等多家企业开展应用测试，在全钒、全铁等液流电池中表现优异，展现出广阔的市场应用前景。

从实验室的理论研究，到“挑战杯”等大赛的舞台，再到产业一线的工程调试，团队里的学生们也在一次次挑战中实现了成长。

“以前只是完成老师布置的任务，但现在能主动和老师交流、提出自己的想法。”团队成员丁健航表示，科研训练和比赛磨砺让他学会更加主动地思考问题。

同样的蜕变也发生在团队成员段瑞丹身上。起初，她在答辩时会“紧张地手心出汗”，但经过多次实战演练，如今已能从容自信地站在答辩台上，清晰地阐述团队的技术成果与创新价值。

团队成员范家伟说：“我们做的事情也许很小，但这是解决现实问题的一个角度，也是我们理解专业、服务社会的起点。”

庄林洲认为，通过解决实际问题引导学生投身科研，既培养解决问题的能力，也能加强对国家需求的理解。目前，团队成员已在多个知名学术期刊以第一作者身份发表SCI论文13篇，参与发表高质量论文32篇，手握8项发明专利。

谈及未来，段瑞丹选择继续攻读博士学位，深耕膜科学领域。团队中即将毕业的成员，均已签约专业对口企业，准备将所学知识投身实际产业中。

来源：中国青年报客户端