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由于薄膜体积小，重量轻，所以飞机上已经使用膜从空气中分离氮气。然后将氮气用于涂油箱以避免爆裂。在偏远的天然气井中，膜也被用于去除二氧化碳，并且已经在一些较大的石化应用(例如氢气去除)中找到了合适的位置。

史密斯的目标是扩大到低温蒸馏塔的装备上去，这需要巨大的能量来产生极端冷却。 在石油化学工业中，包括乙烯-乙烷，氮-甲烷和空气的分离。 许多塑料消费品是由乙烯制成的，因此降低制造过程中的能源成本可以带来巨大的收益。

“通过低温蒸馏，不仅要分离大小相近且热力学性质相近的分子。”史密斯说：“蒸馏塔的高度可以达到200或300英尺，流速非常高，因此分离的成本可能高达数十亿美元，保持真空和在-120摄氏度下操作系统所需的能量是巨大的。

聚合物膜的其他潜在应用包括“寻找其他方法从氮气或甲烷中去除二氧化碳或分离不同类型的石蜡或化学原料。”史密斯说道。

碳捕获和封存也是潜在应用范围。 他说：“如果今天有二氧化碳捕获的经济驱动力，那么碳捕集量将是膜的最大用量乘以10倍。 我们可以制造一种吸收二氧化碳的海绵状材料，并有效地将其分离，以便将其加压并将其储存在地下。”

在气体分离中使用聚合物膜时的一个挑战是聚合物通常由碳氢化合物制成。 史密斯说：“如果你的聚合物中含有相同类型的碳氢化合物成分，那么你试图分离的聚合物会膨胀，溶解或失去分离性能。我们希望将非烃类组分如氟引入到聚合物中，以便使膜与烃基混合物更好地相互作用。”

史密斯也正在尝试向聚合物添加MOFs(金属有机骨架化合物)。通过将金属离子或金属团簇与有机连接体连接在一起形成的MOFs不仅可以解决碳氢化合物问题，而且还可以解决熵紊乱问题。

“MOFs材料让你形成一个，两个，或是永久多孔的三维晶体结构。” 史密斯说。“一茶匙MOFs有一个足球场的内表面积那么大，所以你可以考虑功能化MOFs的内表面来选择性地结合或拒绝某些分子，也可以定义孔的形状和几何形状以允许一个分子通过而另一个被拒绝。”

与聚合物不同，MOFs结构通常不会改变形状，所以随着时间的推移，孔洞维持的更持久。 另外Smith说：“它们不像某些聚合物那样通过老化过程降解。我们面临的挑战是如何将晶体材料纳入可以制成薄膜的工艺中，我们正在采取的一种方法是将MOFs作为纳米颗粒分散到聚合物中，这样可以让你在保持MOFs的同时，充分利用MOFs的效率和生产率。”

引入MOFs增强聚合物膜的一个潜在优势是工艺强化：在一个步骤中捆绑不同的分离或催化过程以实现更高的效率。史密斯说：“你可以考虑合并一种能够分离混合气体并允许混合物同时进行催化反应的MOFs材料。一些MOFs也可以作为交联剂，而不是使用直接交联在一起的聚合物。你可以在分散于聚合物基质中的MOFs颗粒之间建立联系，这将为分离创造更多的稳定性。”

由于其多孔性质，MOFs有可能被用于“捕获氢气，甲烷，甚至在某些情况下可以用来捕捉二氧化碳。”史密斯说。 “如果制造出正确类型的海绵状结构，可以获得很高的吸收率。然而，找到能够以非常高的容量有选择性地粘合这些组件之一的材料是一个挑战。”

类似的MOFs应用是将储存氢气或天然气给汽车加油。史密斯说：“在燃料箱中使用多孔材料可以让你容纳更多的氢气或甲烷。

史密斯警告说道，MOFs研究可能需要数十年才能取得成果。然而他的实验室聚合物研究还有很长的路要走，预计未来五到十年内将会有商业解决方案。

他说：“这项研究可能是一个真正的游戏改变者。”

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