全资助博士项目：面向环境与下游加工应用的定制化生物基膜研究

【项目介绍】 本项目旨在开发绿色技术，用于可持续制造可生物降解膜，这些膜具有定制化特性，可应用于各种膜分离过程。膜分离技术在多个技术领域具有广阔应用前景，包括水净化和从稀水溶液中回收生物活性分子。然而，这些过程严重依赖合成聚合物，其中一些可能很快受到限制或禁止，如聚偏二氟乙烯（PVDF）。因此，替代材料的开发变得日益重要。

本工作将特别重视由生物可再生聚合物（如淀粉、纤维素及其衍生物、海藻酸盐、聚乳酸（PLA）及其混合物）制备的复合膜的制造和性能评估。近期研究表明，这些生物聚合物可以成为膜分离过程中使用的传统热塑性膜的优良替代品。

所提出的生物聚合物是完全生物基且可生物降解的热塑性聚合物，具有许多优异特性，包括易加工性、良好的强度和刚度以及卓越的生物降解性。它们是可再生材料，可分解为水和二氧化碳。然而，每种材料单独使用时都表现出明显的局限性，如柔韧性低、脆性大、热机械性能差和结晶速率慢，这限制了它们的广泛应用。为克服这些缺点并保持其生物降解性，研究人员已开展与可生物降解对应物（如聚丁二酸丁二醇酯、聚ε-己内酯和聚环氧乙烷（PEO））共混制造的研究。为改善膜性能，可采用多种技术对聚合物膜进行改性，如共聚、接枝、交联和共混。在各种改性策略中，聚合物共混引起了科学界和工业界的极大关注。它不仅能为混合物提供所需的物理和机械性能，而且是合成新材料更具成本效益的替代方案。因此，需要添加生物基改性剂来制备复合膜，以实现所需的稳定性和孔径。PLA已被用于生产水净化超滤膜，并在文献中进行了牛血清白蛋白（BSA）截留测试。将PLA浓度提高到20%时，BSA被截留。

目前，生物聚合物在各种分离应用膜制造中的使用正在迅速扩大。然而，对于影响孔形成和膜性能的主要参数与其表面特性之间的关系，仍缺乏清晰的理解。在实验方面，这些天然聚合物将被溶解或悬浮于去离子水中，在以所需初始厚度浇铸并热固化至干燥之前，将测试适当的生物可再生交联剂，如柠檬酸、单宁酸和琥珀酸。初始溶液中生物可再生聚合物的浓度、交联剂浓度和固化时间条件是调节孔径控制的主要研究参数，从而控制目标分子的截留。目标是生产孔径为几千道尔顿的超滤膜。交联剂极为重要，可使这些聚合物永久固定在膜结构内。将研究初始悬浮液中不同生物可再生聚合物和交联剂初始浓度的变化，以了解每种组分与最终膜性能之间的关系。适当的实验设计将阐明这些主要参数对最终膜性能和表现的贡献。

【申请资格】 申请人通常应持有相关学位课程的英国荣誉学位（二等一级或以上）或同等学历。我们鼓励所有族裔背景的候选人申请。

【咨询与申请】 如有非正式咨询，请联系Emmanouil Papaioannou博士（e.papaioannou@lancaster.ac.uk）。有意申请的候选人应在截止日期2026年4月27日前提交简历及个人陈述/求职信，说明其背景及对本项目的适合性。

【资助信息】 本博士奖学金为期3.5年，为英国本土学生提供全额资助。包括按英国研究与创新署（UKRI）标准发放的免税津贴（2025/26学年为20,780英镑，每年递增幅度视UKRI调整而定）及英国本土标准的大学学费。该奖学金面向英国和国际申请人开放，起始日期为2026年10月。国际申请人适用较高的学费标准，如申请成功，需自行补足学费差额。