一、什么是核孔膜

核孔膜也称径迹蚀刻膜，轨道蚀刻膜，是用核反应堆中的热中子使铀235裂变，裂变产生的碎片穿透有机高分塑料薄膜，在裂变碎片经过的路径上留下一条狭窄的辐照损伤通道。这通道经氧化后，用适当的化学试剂蚀刻，即可把薄膜上的通道变成圆柱状微孔。控制核反应堆的辐照条件和蚀刻条件，就可以得到不同孔密度和孔径的核孔膜。

核孔膜的材料为各种绝缘固体薄膜，常用的有聚碳酸酯（PC），聚酯（PET），聚酰亚胺（PI）,聚偏氟乙烯（PVDF）等，聚碳酸酯目是使用多的材料，蚀刻灵敏度高，蚀刻速度大，可制作小孔径的核孔膜，小孔径达0.01μm. 例如比利时it4ip 核孔膜的孔径为0.01-30μm核孔膜，且具备生产聚酰亚胺的核孔膜的技术。德国SABEU 能够生产可供医疗用的孔径为0.08-20μm聚碳酸酯，聚酯和PTFE材质的核孔膜。

核孔膜几何形状规则，孔径均匀，基本是圆柱形的直通孔，过滤时大于孔径的微粒被截留在滤膜表面，是电介质薄膜，就不存在滤膜本身对滤液的污染，是精密过滤和筛分粒子的理想工具。核孔膜的机械强度高，柔韧性好，能忍受反复洗涤，因此可以多次重复使用。

二、核孔膜的基本参数

核孔膜的孔径大小，孔长（膜厚度），孔密度是基本参数。孔径大小由蚀刻时间决定，通过控制化学蚀刻时间，可获得特定孔径的核孔膜。固定蚀刻过程中可获得具有狭窄孔径分布的核孔膜，可提供固定孔径的过滤值，能够在过滤过程中准确的排除颗粒，适合严格的过滤操作，例如用于合成纳米或微米物质的模板，用于癌细胞过滤分离等。

孔密度等于垂直照射在单位面积薄膜上的重离子数目，控制重离子流量，可获得特定孔密度的核孔膜。通过调节光束，可获得从每平方厘米1000个孔到每平方厘米1E+09个孔的孔密度。常用孔隙度表示孔密度的大小，孔隙度是指微孔总面积与微孔分布面积的比值， 如果孔密度过大，重孔率会显著增大，会破坏孔径的单一性，孔隙率一般是小于10%，it4ip 可提供孔隙度40%左右的核孔膜。

核孔膜的长度或核孔膜的厚度与材料种类、重离子核素种类和能量有关，用裂变碎片制作的核孔膜厚度等于或小于10μm，采用重离子加速器产生的重离子能量较高，可制作较厚的核孔膜。厚度大，机械强度较大，液体和气体通过核孔膜的速度也变小。

通过选择孔径，孔密度和过滤膜厚度，可生产具有特定水和空气流速的核孔膜。

除以上基本参数外，空隙排列也是核孔膜的重要参数，除垂直90度孔，还有多角度孔，例如平行倾斜孔，交叉正负45度。例如用+45°/-45°孔的径迹蚀刻膜过滤器合成3D互连纳米线网络的模板。

三、核孔膜与纤维素膜的比较

实验室和工业上使用的微孔膜种类繁多，常用的是曲孔膜，又称化学膜或纤维素膜，这些膜的微孔结构不规则，与塑料泡沫类似，实际孔径比较分散，而核孔膜标称孔径与实际孔径相同，孔径分布窄，可用于高性能的过滤。

核孔膜与纤维素膜有很大区别，核孔膜在许多方面比纤维素膜好，主要优点有：

w   截留特性好。核孔膜的孔径形状规则，大小均一，能截留大于孔径的颗粒，把大于孔径的粒子截留在滤膜表面进行分离。而混合纤维素酯滤膜的孔径在平均值周围分散大，故截留性就差。

w   核孔膜透明，表面平整，光滑。这样的膜有利于收集并借助光学显微镜进行粒子分析，对微生物观察可直接在膜表面染色而膜本身不被染色，有利于荧光分析。

w   过滤速度大。核孔膜虽孔隙率低，但厚度薄，混合纤维素酯膜虽空隙率高，但厚度厚，又通道弯弯曲曲，大小不匀的迷宫式的，其过滤速度是不及核孔膜。

w   机械强度高，柔性好。 聚碳酸酯和聚酯核孔膜的抗拉强度大于200㎏／㎝2，混合纤维素酯滤膜远不及核孔膜柔性好。

w   化学稳定性好。核孔膜可以耐酸和绝大部分有机溶剂的浸蚀，其化学稳定性比混合纤维素酯膜好。

w   热稳定性好：核孔膜可经受140 ℃高温，而不影响其性能，故可反复进行热压消毒而不破裂和变形，混合纤维素膜耐120℃。低温对核孔膜性能也无明显影响。

w   生物学特性好：核孔膜即不抑菌，也不杀菌，也不受微生物侵蚀，借助适当的培养基，细菌和细胞可直接生长在滤膜上，可在潮湿条件下工作，而混合纤维素酯不行。

w   核孔膜没有粒子，纤维等脱落，不会象其它滤纸一样污染滤液。可制成憎水膜（用于大气污染监测等）亲水膜等。

w   自重轻，重量一致性好，吸水性低，灰份少，膜不易受潮变质，而混合纤维素膜则易受湿变质。

四、核孔膜的应用

核孔膜具均匀的孔径，是截留保留小颗粒的理想选择，可应用于过滤技术，实验室分析，医疗，制药，化学、食品，细胞生物学，微生物学，纳米技术及汽车电子等域。

 1、气体液体过滤

核孔膜能过滤液体和气体中的固态物质，如细菌、病毒等颗粒状的杂质，用于空气净化、超纯气体或试剂制备，医学过滤及消毒。例如SABEU 核孔膜用于军团菌检测。食品、饮料、化妆品中细菌的回收。

用于生命科学和医疗环境中的无菌排气，既能保护实验室环境免受微生物的侵害，也要保护活的微生物免受外部污染，确保无微生物通过与医疗设备的接触进入患者体内，通向外部的开口的配备无菌空气过滤器，能够保护环境受潜在污染。TRAKETCH微孔过滤膜提供了可靠的屏障，符合 USP Class VI 的生物相容性，适合多种灭菌环境，平坦光滑的表面还会使液体形成液滴并从膜上流出，从而使膜保持干燥，确保无菌空气排放。

病人和医疗设备的保护：用于保护病人和医疗设备的一次性用品，例如通风口，听力设备，传感器保护器和静脉输液器，TRAKETCH 微孔过滤膜适用于无菌通气和USP 等的毒性测试，符合FDA 标准具有生物兼容性，具有超洁净、不脱落，可提取等特点。

液体药物的过滤：注射剂中不能含有大于3.5μm的固体颗粒，核孔膜能够用于注射剂高质量的过滤。核孔膜能够防止颗粒或细菌进入人体，SABEU制造的无PFOA核孔膜尤没有纤维脱落适合用于输液和药物输送系统。

2、医疗诊断域

用于宫颈癌细胞的回收，循环细胞的分离，用流式细胞仪，荧光显微镜细胞计数等。

例如核孔膜用于薄层细胞学中的巴氏试验，可有效回收细胞。用于液基薄层细胞学检查（TCT筛查），回收宫颈癌细胞。It4ip 核孔膜用于眼部诊断细胞病理学，细胞学制备，无需背景染色，只需少量液体样本，对于眼液样本有用，例如眼房水，玻璃体标本以及角膜和结膜刮片等。

 3、生命科学

包括细胞培养，细胞分离检测等。如化动物细胞的培养，开发细胞培养嵌入皿等。也用于ICCP – 交互式细胞共培养板，非常适合细胞间通讯研究、外泌体研究、免疫学研究、再生医学研究、共培养研究和免疫染色研究。

例如肺细胞和组织的培养，与海绵状的膜不同，TRAKETCH 核孔膜不让细胞进入材料并粘附到孔里，而是在平坦光滑的表面进行生长，不损害组织情况下，可以方便剥离组织用于检查或者进一步使用，此原理有利于移植的皮肤细胞的培养。SABEU核孔膜还用于化妆品和医药行业，在径迹蚀刻膜上进行的皮肤模型实验。

4、汽车电子域

汽车机动车排气： TRAKETCH®离子径迹膜的IP等为67或68，可以为这些机械和电气部件过滤液体和颗粒而成为理想的保护。

保护敏感电子产品：与其他膜相比，TRAKETCH®离子轨道膜具有均匀的孔径和均匀的气流。而且具有疏水和疏油性。这些特性可以保护在室外和湿度下使用的敏感电子设备，保护电子设备免受颗粒物的影响，同时保持对空气的渗透性。

压力补偿元件：压力补偿元件 (PCE) 由疏水和疏油过滤膜（不含 PFOA）组成，可补偿产生的压力变化，同时阻止外部水分和颗粒。用于多种电子产品、照明系统、包装物及电子医疗设备等。

6、纳米技术

用于纳米材料合成的模板，例如自支撑的三维互连的纳米管和纳米线

使用轨道蚀刻膜作为多功能模板加工方法，用于生长易于调整几何尺寸和空间排列的大型三维互连纳米线或纳米管阵列。

原创作者：赫尔纳贸易（大连）有限公司