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分离科学领域材料创新的研发路径研究

目录

文档概要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.1.1分离科学发展的重要作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.1.2材料创新对分离过程优化的驱动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

1.2国内外研究现状述评．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

1.2.1国外相关领域进展概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

1.2.2国内研究现状与特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

1.3主要研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

1.4技术路线与方法论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

1.5创新点与预期成果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

分离科学关键材料及其特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

2.1活性材料在分离过程中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

2.1.1吸附材料的基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

2.1.2催化材料对选择性分离的贡献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

2.2高效膜材料体系研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

2.2.1薄膜材料的结构与分离性能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

2.2.2柱状分子筛材料的特性与潜力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

2.3其他功能性分离材料概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

2.3.1离子交换材料的吸附机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

2.3.2仿生智能材料在分离中的探索．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

材料创新研发流程与方法体系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

3.1分离需求牵引的材料设计思路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

3.1.1基于分离对象的材料功能定义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

3.1.2综合性能指标的多目标优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

3.2材料合成与制备工艺探索．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58

3.2.1先进制备技术路径分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61

3.2.2绿色合成方法学研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62

3.3材料性能精准评价与表征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．66

3.3.1分析测试技术的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．67

3.3.2性能数据库的构建与管理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．68

3.4材料性能调控与改性策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．71

3.4.1结构修饰与性能提升．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74

3.4.2界面工程在材料改性中的作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．76

基于计算机模拟的加速创新研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．78

4.1计算化学方法在材料设计中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82

4.1.1理论计算模拟与分子设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．85

4.1.2材料数据库与高通量筛选．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．88

4.2机器学习优化材料合成参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．90

4.2.1基于历史数据的模型构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．93

4.2.2预测与优化算法实践．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．