淨水裝置，在今天已經不是什麼稀罕的物件了。但對於一般非專業人士來說，引起關注和興趣的，往往是一幅一目了然的商品宣傳畫。今天，我們把這個「神器」拆了，借電子顯微鏡的「眼」，看看高校是怎麼做的。
浙大高分子系黃小軍副教授新近研發的一款淨水器，給出水原理就像自行車打氣一樣簡單，輕鬆將戶外水源轉化為安全直飲水。
在家用淨水器並不鮮見的當下，這款中國「智造」的戶外淨水器悄然改變了市場格局，其核心競爭優勢並不是因為它的機械結構，而在於黃小軍副教授研究團隊實現的國產化的濾芯組件——超低壓下過濾、大通量產水、淨化效果優異的「過濾紙」。
這種「過濾紙」，無論從顏色還是外觀，都像是「拉麵」，但放大在電子顯微鏡下，這個學名為「梯度微孔結構的淨水中空纖維膜」的工作原理是水源從外壁迅速進入，過濾後由內壁滲出收集成淨化水。這種外壓式的過濾模式，可將戶外水源中的各種雜質都截留在緻密的管壁之外。
在中空纖維膜這種特殊「過濾紙」的製作工藝中，首先特殊在添加了親水組分。這類助劑可以在過濾水的過程中開啟捕獲功能，「伸手抓取」水分子進入膜內。與此同時，研發團隊還提高了「抓取」水分子的效率和數量。黃小軍說：「通過反覆試驗對比，我們最終通過梯度溫控和微張力反饋技術，製造出具有國際頂尖水平的梯度微孔結構的淨水中空纖維膜，實現更快速、更輕易的過濾淨化過程。」
研發團隊通過梯度溫控技術在膜的製備過程中「吹出」不同大小的「微氣泡」，並在微張力反饋技術牽引下，將「微氣泡」按大小排列成外密內疏的階梯式分布，最終形成梯度微孔結構。這樣一來，密度較大的緻密外壁可以截留水中雜質並保持膜的機械強度，而疏鬆的內壁則可以最快將水迅速排出，提高過濾水流量，提高淨化效率。
梯度微孔結構的淨水中空纖維膜製備好後，科學家們將它們化零為整，集成膜束，曲折成180度置於濾芯底部。這種倒U形結構，使進入濾芯的水源能夠與中空纖維膜充分接觸並憑藉自重從底部流出。濾芯底部的膜束之間使用封膠層密封，隔開進水與出水的交互汙染。為了確保整個濾芯組件更安全高效地運作，在膜濾芯組件前置過濾中，還加入了納米碳纖維材料吸附淨化方式，進一步改善水質與飲用水口感。
「膜」的研究和製備，一直是浙江大學高分子學科領域的強項，並以前端基礎研究推動著我國膜產業的發展。這次應用於淨水器的梯度微孔結構淨水中空纖維膜，其過濾精度可達0.03微米，遠遠小於自然水源中的最大威脅——細菌的直徑，完全保證淨化水的安全性。目前，「梯度微孔結構幹態超親水中空纖維膜」這一研究成果，通過了「十二五」水重大專項「863」項目總體專家技術鑑定，並推選為年度「863」項目技術亮點成果，目前已經進入規模化生產。在供給側結構性改革的當下，擁有浙大「芯」的中國品牌淨化器，不僅可以為戶外愛好者提供清潔可靠的取水方式，未來還將在重大自然災害中提供安全的戶外直飲器。
《中國教育報》2016年03月26日第3版