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　　日前，《化學評論》在線出版了中國科學院過程工程研究所所長張鎖江院士課題組最新綜述文章Multiscale Studies on Ionic Liquids（《離子液體的多尺度研究》），文章介紹了離子液體構(gòu)效研究最新進展。
　　張鎖江表示：“這是目前為止第一篇發(fā)布在《化學評論》上從多尺度認識離子液體的構(gòu)效關(guān)系的綜述性文章，為推進離子液體的工業(yè)化提供重要的參考文獻和理論依據(jù)?！?br/>　　離子液體經(jīng)歷了近20年的發(fā)展，由于具有低熔點、高化學和熱穩(wěn)定性、寬電化學窗口、性質(zhì)可調(diào)等優(yōu)良性質(zhì)，在化學、物理、材料、航天、食品等多領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，其價值和前景得到廣泛關(guān)注。然而，離子液體性質(zhì)和應(yīng)用取決于其內(nèi)在微觀結(jié)構(gòu)和離子間的相互作用。
　　張鎖江指出，時至今日，盡管已經(jīng)發(fā)表了多篇與離子液體結(jié)構(gòu)相關(guān)的綜述性文章，但這些文章都是從單一尺度認識離子液體，大多集中在離子液體分子結(jié)構(gòu)上，少數(shù)涉及離子液體的介觀尺度結(jié)構(gòu)。
　　化學理論以及計算機科學的發(fā)展，已經(jīng)把化學工程帶到了多尺度研究的時代，不同尺度之間的關(guān)聯(lián)以及熱力學性質(zhì)的準確預(yù)測成為重要的研究課題。張鎖江說：“離子液體工業(yè)化面臨的問題，也需要多尺度方法加以解決，而單元尺度（流動、傳遞和反應(yīng)器設(shè)計）和系統(tǒng)集成（尺度）成為離子液體實現(xiàn)工業(yè)級應(yīng)用的核心?！?br/>　　課題組的這篇文章共分為8個部分，首先概括性地討論離子液體的結(jié)構(gòu)組成，重點討論了結(jié)構(gòu)—性質(zhì)的構(gòu)效關(guān)系，從而引發(fā)微觀和宏觀的直接的關(guān)聯(lián)認識，為離子液體的多尺度研究提供基礎(chǔ)。
　　結(jié)合本課題組的研究成果，文章主要討論4個尺度的結(jié)構(gòu)，即分子尺度（molecular scale）、介觀尺度 （mesoscale）、單元尺度（unit scale）和系統(tǒng)集成（process integration）研究進展，全面介紹離子液體時空多尺度研究的現(xiàn)狀。針對每個不同尺度的結(jié)構(gòu)，詳細地介紹了相關(guān)的計算模型和方法?！靶枰獜娬{(diào)的是盡管多尺度研究集中在模擬和計算上，但實驗的方法也必不可少，在本文中也介紹了許多重要的實驗結(jié)果。”
　　在分子尺度方面，文章主要介紹了組成離子液體陰陽離子的結(jié)構(gòu)和相互作用，結(jié)合課題組以前的研究成果，特別討論了離子液體的氫鍵和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以及對反應(yīng)和性質(zhì)的影響。介觀結(jié)構(gòu)主要是指形成的尺度大于10nm的離子團簇，這些團簇的性質(zhì)取決于離子液體內(nèi)部的相互作用，主要是靜電作用和范德華力，并對離子液體的性質(zhì)有重要的影響。在氣液、液固界面上，離子液體也形成團簇結(jié)構(gòu)。
　　在單元尺度上，文章討論了最新發(fā)展的離子液體反應(yīng)器中氣液兩相流動力學模型和熱量、質(zhì)量的傳遞規(guī)律，基于這些研究，不同構(gòu)造的反應(yīng)器被設(shè)計出來，包括鼓泡床、固定床以及微反應(yīng)器等。
　　在系統(tǒng)集成方面，文章介紹了離子液體熱力學性質(zhì)的預(yù)測模型、多目標優(yōu)化方法、環(huán)境評價方法以及典型應(yīng)用的過程模擬。最后課題組給出了展望，盡管離子液體在多尺度研究方面取得了較大的發(fā)展，但許多方面需要進一步研究，尤其是計算方法需要發(fā)展針對于離子液體特殊體系的模型和算法，在更大規(guī)模上實現(xiàn)離子液體的模擬計算。
　?。ㄔd于《中國科學報》 2017-06-05 第5版 創(chuàng)新周刊)