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气体渗透性低、机械强度差是炭膜产业化道路上的两大挑战。研究发现，两大挑战的根源在于炭膜的蠕虫状孔道结构与均质炭膜的特有性质。为了解决炭膜渗透性低的问题，通过选择适宜的聚合物前驱体的分子结构与空间构型结合填充纳米粒子为功能基团等手段，实现对炭膜蠕虫状孔结构有效的调控与重新构建。在保证高选择性的条件下，不仅使炭膜的气体渗透性能提高了2个数量级以上，而且还使炭膜对某些气体具有较高分离选择性的功能化效果。为了改善炭膜的机械强度，本文介绍了将自主研发的廉价煤基炭膜支撑体与前驱体相复合，采用简单的制膜工艺，制备得到复合性能好、气体分离性能高的复合炭膜。