守护东谈主员正在剥离解冻后的西瓜皮膜校园春色。

■本报记者 温才妃 通信员 刘逸飞

“若何又有一堆西瓜皮？”在西湖大学将来守护中心，保洁大姨发现，东谈主工光合营用与太阳能燃料中心践诺室的垃圾桶里老是堆满了西瓜皮。究竟谁这样爱吃瓜？

正直保洁大姨猜忌时，西湖大学理学院副守护员唐堂又抱来一个大西瓜，仅仅这个西瓜有点“歪邪”——它经过雪柜速冻，鉴定似铁。

恰是这个“铁憨憨”带给了唐堂科研灵感。他所在的中国科学院院士、西湖大学理学院讲席素质孙立成团队，将西瓜皮膜应用在电化学二氧化碳归附反馈器件中，展现出了超卓性能。在其启发下，他们又建议一种构建新式离子传输膜的政策。有关守护效果日前发表于《自然-通信》。

“瓜皮不即是自然的膜吗”

2021年端午节，西湖大学理学院助理守护员刘清路和唐堂要加班作念践诺。他们在校门口买了个西瓜，为了让西瓜凉得快少许，就放进了雪柜速冻层。为止践诺一忙，思起来取西瓜已是几天后的事了。

解冻后的西瓜，皮膜一碰就掉了。唐堂一边嚼着冰碴儿，一边详察着自然零散的西瓜皮膜。“这瓜皮不即是自然的膜吗？这是来兴奋自然的规划。”唐堂和刘清路将西瓜皮膜与孙立成团队的守护所在之一 ——离子传输膜联系起来。

孙立成一直饱读动团队成员“效法自然”。团队的一个进军守护所在是学习自然界的光合营用，引导东谈主工催化剂的规划与建筑。例如，能否把空气中的二氧化碳在特定溶液和通电的条目下，升沉成东谈主类需要的有机化合物——甲酸、乙酸、乙烯、酒精等。

这即是电化学二氧化碳归附反馈，其中离子传输膜的作用至关进军。离子传输膜好像一个尽心规划的筛网，它在电化学二氧化碳归附反馈中的理思作用是，让电解液中的氢氧根离子解放通行，同期违背阴极电解液中的甲酸根、乙酸根、酒精等二氧化碳液体产品透过，从而裁汰分别资本。

“现在等闲使用的离子传输膜皆存在局限性校园春色，若何作念出二氧化碳归附的膜，一直是国表里守护团队头痛的问题。”刘清路说。

唐堂和刘清路灵机一动，把西瓜皮膜剥离下来，放进他们搭建的电化学二氧化碳归附反馈测试安装中。神奇的是，西瓜皮膜竟然真能责任，况兼展现出不亚于交易化离子传输膜的性能。

“在作念膜方面，还不如一个瓜”

“为什么西瓜皮会出现这种离子选拔性？”刘清路和唐堂皆很意思意思。

在孙立成的引荐下，他们找到西湖大学生命科学学院特聘守护员吴建柔顺李小波。这两位敦厚分析：“也许不是细胞膜通谈的作用，因为西瓜皮膜在碱性溶液下，细胞自己照旧被破裂。”

于是，大家像福尔摩斯探案通常，打消一个个可能。果然，通过荧光识别剂发现，西瓜皮膜的细胞照旧死字，于是，他们将搜索范围进一步安详，最终聚焦到细胞壁上。

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有了当先脚迹，守护团队不停从细小处寻找蛛丝马迹。他们通过多种表征本领技能，最终锁定细胞壁的主要因素——纤维素、半纤维素和果胶。

其中，纤维素有规章地摆列，变成直径为2到5纳米的三维通谈，而果胶均匀填充了这个三维纤维状通谈。

“即便使用东谈主类面前顶尖的芯片制造本领，也只可在5纳米以下的空间制造出逻辑电路。但对西瓜皮来说，这是它的‘基本操作’，‘分娩图纸’就储存在DNA里。”唐堂歌颂谈。

这真实与西瓜皮膜私有的生物学结构分不开。纤维素、半纤维素和果胶共同组成了一个复杂的纳米级通谈会聚。纤维素变成纳米通谈，果胶则均匀填充在这些通谈里，变成一种微孔结构，同期由于微孔限域作用变成了聚首氢键会聚，这些对氢氧根离子的传输起到要道作用。一方面，氢氧根离子通过聚首的氢键会聚和微孔通谈加快，如同上了高速公路；另一方面，酸根离子被果胶中的羧酸根抹杀，并与果胶和纤维素里的羟基变成氢键，从而被拖住。这种结构使得西瓜皮膜在碱性溶液中，展现出优异的氢氧根离子传输性能，同期大概灵验违背酸根离子通过。

“咱们其实还尝试了常见的果蔬皮膜，比如西红柿、辣椒等，但效果皆不好。咱们还买来不同品种的西瓜进行践诺，发现性能十分，最终领受了常见的麒麟西瓜。”刘清路回忆谈。

那段时间，为了得回“矜重”的践诺耗材，通盘这个词践诺室东谈主员吃西瓜吃到皆快吐了。其后，他们就去隔壁生果店讨要西瓜皮。“你们家里养鸡了吗？”伴计很招引地看着他们，得知是作念“魁岸上”的科学践诺，还主动帮他们攒了不少西瓜皮。

“自然咱们是一群博士，但在作念膜方面，真实还不如一个瓜。”唐堂幽默地说。

“西瓜皮计较”运转

“咱们就把这个形状定名为‘西瓜皮计较’，可好？”孙立成笑着说，“咱们要谦让向西瓜皮‘学习’，为将来仿生离子传输膜的制备提供引导。”

“西瓜皮计较即是应用西瓜皮进行仿生学习，引导东谈主工高分子膜的规划和制备。”唐堂说，西瓜皮在极点环境中相比受限，还会出现降解的可能性，并不允洽永远的内容应用。

“咱们引入仿生本领，制作主谈主工‘西瓜皮’——电解水阴离子交换膜，不仅能弥补自然材料的弱势，还栽培了材料的踏实性和适用性。”孙立说。

他例如称，在新动力界限，卓著是在电解水制氢本领中，电解水阴离子交换膜阐发着至关进军的作用。尤其是在氢燃料电板汽车中，这种膜手脚电解水历程中的要道组件，大概灵验促进水分子阐明，栽培氢气和氧气的生告成率，从而为氢燃料电板提供高纯度氢气。

这种新材料还有望拓展至储能系统。现在，液流电板是储能界限的主流选拔，而电解水阴离子交换膜的性能顺利影响液流电板的可靠性、安全性和经济性。这一新式仿生膜大概为电网储能、可再活泼力整合及辛苦地区供电等大界限、高效、低资本储能管理决策提供支援。

有关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-024-51139-6校园春色