Comment la membrane PTFE réalise-t-elle la respirabilité et l'imperméabilité?

La fonction étanche et respirante deMembrane PTFE provient du mécanisme synergique des caractéristiques structurelles microporeuses et des propriétés chimiques de surface. Le matériau utilise un processus d'étirement biaxial pour construire un réseau tridimensionnel de trous, des nanomètres aux micromètres, et la paroi interne du pore est composée de faisceaux de fibres PTFE hautement orientés empilés. La distribution spatiale de la structure des pores suit les règles de la géométrie fractale, et les changements de taille des pores montrent un modèle de distribution normal logarithmique, formant une couche d'interface de filtration de transition à gradient à plusieurs échelles.

La perméation sélective des molécules d'eau et des molécules d'air dansMembrane PTFEest basé sur la différence d'énergie cinétique et l'effet de tension en surface de ces deux substances. L'eau liquide forme une structure en grappes due à la liaison hydrogène, et son diamètre équivalent dépasse de loin la taille de la gorge des pores membranaires. Sous les caractéristiques super-hydrophobes de l'angle de contact d'interface solide-liquide dépassant 150 degrés, il ne peut pas envahir le pore en raison de contraintes de tension en surface.

Les caractéristiques de distribution des charges deMembrane PTFELes matériaux améliorent encore la perméabilité sélective. La forte électronégativité des chaînes moléculaires polytétrafluoroéthylène fait former la paroi interne du pore d'une colonne de matrice dipolaire, générant une répulsion électrostatique pour empêcher les gouttelettes chargées d'approcher. En raison de la différence de polarisabilité des molécules de gaz, leur taux de transmission est régulé par le gradient de champ électrique, réalisant la séparation dynamique de l'air humide et sec.

Dans un environnement à haute température, le mouvement micro-Brown deMembrane PTFELes segments moléculaires s'intensifie, entraînant une augmentation adaptative de la porosité, compensant l'effet d'atténuation thermique de l'efficacité de la transmission du gaz. Dans des conditions à basse température, la zone cristallisée améliore la résistance mécanique de la structure des pores pour éviter les dommages structurels causés par la croissance des cristaux de glace.