1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

由于具有较高的热稳定性、较强的机械性能及良好的加工特性，聚偏氟乙烯（ pvdf）已经成为了一种广泛应用于超滤（ uf）、微滤（ mf）和膜生物反应器（ mbr）等膜过程的膜材料^[1]。在这些应用过程中，膜污染常常不可避免，导致 pvdf 膜渗透性能大幅衰减，严重影响其经济性， 抑制膜污染是 pvdf 膜应用中受到关注的核心问题^{[2, 3]}。机械冲洗、高压反冲洗、化学清洗等是减轻膜污染、 恢复膜通量的常用手段， 但化学清洗对膜材料耐化学腐蚀性要求较高，频繁化学清洗会大大降低分离膜的使用寿命；高压反冲洗、机械冲洗方法对去除膜面滤饼层很有效，能够在一定程度上缓解膜污染，但是对不可逆的膜孔堵塞污染效果有限。流体力学研究显示，提高膜面流速，在分离膜表面形成湍流，或对膜组件施加影响，使膜组件发生振动，能够降低过滤过程中的膜污染；利用 β 相 pvdf 晶体的压电性， 在其两侧施加直流电压， pvdf 膜在电压的作用下会发生收缩或膨胀；如果将直流电场改成交变电场，膜自身会成为振动源， 原位产生高频振动。 coster 课题组研究发现，这种振动能够显著降低膜面污染的发生， 使稳定通量提高 165%-235%^[4]。 pvdf 膜的原位振动与流体力学协同作用，能在膜过滤过程中强化传质，达到抑制膜污染的目的，压电 pvdf 膜的构筑是其中的关键。

构筑压电 pvdf 膜通常有两种途径：一种途径是从常见的 α 相pvdf 膜出发， 采用拉伸法、 电场极化法、退火法或高能辐照法将非极性的 α 相晶体转变为极性的 β 相晶体，然后在强直流电场作用下使β 相晶体发生取向重排，获得压电性。 这种方法存在条件苛刻、 α 相到 β相转化率不高、破坏膜微结构等问题；另一种途径是在制备 pvdf膜时，通过控制结晶过程，使 pvdf 结晶成为 β 相，以 β 相 pvdf膜为基础，对其施加直流电场进行取向重排，从而赋予 pvdf 膜压电性。由于 β 相 pvdf 分子链呈现平面锯齿结构，氟原子和氢原子分别排列在分子链的两侧，只需在较低的直流电压下，使晶体发生取向排列，就可获得更高的压电性能，且对 pvdf 膜的微结构破坏较轻^[5]。因此， 在制备 pvdf 膜时，控制结晶过程， 直接获得晶型为 β 相的pvdf 膜， 对简化极化条件、提高压电性能、构筑压电 pvdf 膜具有重要意义。

1膜的制备

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1. β 相 pvdf 膜的制备及离子液体诱导效应研究。以离子液体为稀释剂，采用热致相分离法制备 pvdf 膜；研究离子液体的性质、基团、极性等对铸膜液体系相图的影响，分析相分离过程中的热力学和动力学；讨论离子液体对 pvdf 膜结晶过程的诱导作用，考察制膜条件（浓度、温度、降温速度等）对 pvdf 膜晶型及膜微结构（孔径、孔隙率、强度等）的影响，建立 β 相 pvdf 膜制备与结构控制的方法和理论。

2. β 相 pvdf 膜的极化及其对压电性能的影响研究。采用强直流电场对 β 相 pvdf 膜进行极化，研究 pvdf 膜微结构对极化过程的影响；建立压电 pvdf膜共振频率、压电强度与 pvdf膜微结构、 极化电场强度、极化温度及时间的定量关系； 考察 pvdf膜微结构对极化电场强度、极化温度和时间的影响，优化极化条件，获得具有优良性能的压电 pvdf 膜。

3. 压电 pvdf 膜的抗污染、 自清洁性能研究。通过膜污染实验，研究压电 pvdf 膜的抗污染性能，考察施加交变电场的功率和频率对膜频响特性的影响，建立共振频率下，膜通量变化、膜临界通量与电场强度及分离过程参数（浓度、温度、跨膜压差、膜面流速）之间的关系，探讨交变电场引发压电 pvdf 膜原位振动的抗污染机理，为开发具有高抗污染及自清洁特性的 pvdf 膜提供理论基础和实验依据。