2019年上映的电影《黑水》中，全氟辛酸（PFOA）污染致癌的真实事件让氟污染问题被更多人所知。氟污染离我们并不遥远，例如液流电池中广泛使用的全氟磺酸膜（如Nafion膜）就是“永久污染物”的来源之一。不仅如此，这种膜材料成本高昂，长期被国外垄断，相关技术存在高传导性与高选择性难以兼得的瓶颈。如今，这一“卡脖子”问题，被来自华东理工大学化工学院徐至教授团队师生破解。
这支“膜法师”团队成功研发出的新一代高性能非氟多孔离子传导膜，不仅性能优于国际主流产品，成本低至进口膜售价的1/16，更从源头上杜绝了氟污染。在学校的大力支持下，膜材料已实现规模化生产，年产量达到5万平方米，成功应用于全钒、全铁等多种液流电池体系。
传统含氟膜依靠化学基团进行离子交换，徐至团队的技术路径是利用分子筛规整的孔道结构进行物理筛分。然而，这项技术要实现真正应用，还面临一系列挑战：分子筛孔径是否适配、传导性能能否保障、膜的机械强度如何维持等，都是未知数。
在徐至教授与庄林洲副教授的指导下，学生团队进行了实验设计、材料制备和性能测试等大量工作。为了寻找材料性能的最优解，团队成员仅配方调整就进行了500余次，性能测试超过2000次。
通过反复实验，团队发现，成膜过程中溶剂挥发产生的微小剪切力，会拉扯膜内的分子筛纳米片。 ▼下转第三版（上接第一版）之后，团队通过对温度、风速等参数进行调控，巧妙地利用这种剪切力使分子筛有序排列，如同为质子修建了一条畅通无阻的“高速公路”，极大地缩短了传导路径。
在此基础上，第一片直径40毫米的非氟分子筛膜样品成功制备。测试结果显示，这种新型非氟多孔膜的导电性能是商业Nafion膜的2.7倍，对活性物质的渗透率降低近一半，具备出色的稳定性与机械强度，实现了低成本、高性能、无氟环保的突破。
将实验室中的样品放大到工业化生产，是团队面临的又一重大挑战。问题的关键在哪？徐至告诉记者，在实验室的小规模制备中，很多影响因素可以被忽略。但在工业化的连续生产中，纳米材料在重力作用下容易发生沉降和团聚，导致膜的厚度、孔结构和填料分布不均匀，会严重影响产品性能。
针对这一关键问题，团队深入研究了分子筛纳米片在聚合物基膜中的受力情况，开发了“恒风速变温”连续化生产新工艺。为找到最合适的温度分布方式，团队坚守在生产车间，利用红外热成像仪捕捉到毫米级温差带，并据此优化温度控制方案。经过5个多月、600余次参数调试、3000余次性能测试，他们终于成功制备出工业规格的非氟多孔膜，实现了从实验室到生产线的关键跨越。
目前，非氟多孔膜已在上海电气储能、武汉巨安储能、江苏诚翔新能源等多家企业开展应用测试，在全钒、全铁等液流电池中表现优异，展现出广阔的市场应用前景。
本文刊于2025年8月4日文汇报1版要闻