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| 标准编号 | GB/T 47684-2026 (GB/T47684-2026) | | 中文名称 | 仿生液体门控技术 跨膜压强测试方法 | | 英文名称 | Bioinspired liquid gating technology - Test method for transmembrane pressure | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | A53 | | 国际标准分类 | 07.080 | | 字数估计 | 18,120 | | 发布日期 | 2026-05-25 | | 实施日期 | 2026-12-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 47684-2026: 仿生液体门控技术 跨膜压强测试方法
GB/T 47684-2026 英文版: Bioinspired liquid gating technology - Test method for transmembrane pressure
ICS 07.080
CCSA53
中华人民共和国国家标准
仿生液体门控技术 跨膜压强测试方法
2026-05-25发布
2026-12-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
1 范围
本文件描述了仿生液体门控技术中跨膜压强的测试方法。
本文件适用于热力学稳定的仿生液体门控系统(简称“液门系统”)的跨膜压强测试。
4 原理
在固体多孔骨架中引入功能门控液体,通过施加压强控制门的开关,实现物质传输的可控调节。跨
膜输运行为受功能门控液体材料与多孔固体膜材料之间的液-固界面,以及传输流体与功能门控液体材
料之间的液(或气)-液界面的协同效应影响。
如图1所示,跨膜压强与临界跨膜压强之间的相对关系决定了液门系统的工作状态:
---当跨膜压强低于临界跨膜压强时(PaPc),传输流体则可通过膜进行跨膜输运,孔道内会形
成一个稳定的气-液或液-液界面层;
---当跨膜压强减少至低于临界跨膜压强时,功能门控液体材料会重新回填多孔固体膜的孔道,恢
复膜的关闭状态。
5 测试装置
跨膜压强测试装置示意图如图2所示,各部件功能和要求如下:
---数字源表:为压力传感器提供稳定的直流电压,将压力传感器信号同步至显示单元,最大电压
应为200V,最大电流应为1A,最大测量分辨率应为1pA或100nV,基本测量精度应小于或
等于0.012%,最低采样频率应为1Hz;
---压强传感器:测量管路中压强以电流信号输出,量程视测试需求而定,精度等级应在0.5级
以内;
---温度传感器:测试试验温度,量程视测试需求而定,测量误差应小于±(0.15℃+0.002×
量程);
---显示单元:正常运行测试软件,采集并记录压强传感器的电流数据和温度传感器数据;
---被测样:稳定复合的液体门控膜,具体要求见7.1和7.2;
---膜夹持系统:固定被测液体门控膜,由夹持板和密封垫组成,中间有孔用于传输流体通过,具体
要求按照附录A;
---三通阀:用于同时连接传感器管道、注射单元管道和膜夹持系统管道;
---流体管道:提供流体输运通路,应具有抗腐蚀、耐压和不易变形性能,如无特殊说明,流体管道
总容量宜为10mL;
---供压系统:搭载合适容量注射器的步进注射泵,为管路增压,驱动传输流体透过液体门控膜,如
无特殊说明,宜搭载50mL注射器,提供流量范围应为0mL/min~100mL/min。
注:为方便表示,对流量的国际单位制(m3/s)进行了换算,1m3/s=6×107mL/min。
6 测试条件
除有特殊环境要求,测试环境应为:
---压强:符合GB/T 45846的标准大气压;
---温度:25℃±5℃;
---相对湿度:(50±10)%。
7 液门系统准备
7.1 多孔固体膜材料
多孔固体膜材料准备流程如下。
a) 选取:
1) 厚度:应为10μm~1000μm的平片膜;
2) 材质:应为无机材质、有机材质或混合材质,常用膜材质见表1;
3) 孔径:应为0.1μm~100μm;
4) 尺寸:应与密封弹性体的尺寸一致,接触面应平整不起皱,使试样与密封弹性体同心。
b) 清洗:
1) 选择清洗液,应为符合GB/T 6682要求的实验室三级及以上标准的蒸馏水,纯度在95%
及以上的有机试剂,如甲醇、乙醇、丙酮、正己烷、石油醚等,或上述液体的混合液,清洗液
应不与多孔固体膜材料发生化学反应且不造成多孔固体膜材料溶胀;
2) 将待测的多孔固体膜材料浸泡于清洗液中,用超声清洗技术对材料表面进行清洗;
3) 用干净、柔软的无尘布包裹清洗后的多孔固体膜材料,置于洁净台中自然晾干,或用洁净、
干燥的空气或惰性气体轻轻吹去表面和孔道内残留的清洗液。
7.2 功能门控液体材料
根据试验项目需求,选取或制备在测试条件下具有流动特性的、能够充分润湿多孔固体膜材料并稳
定填充孔道内部的功能门控液体材料,常用的功能门控液体材料类别见表2。
7.3 传输流体
传输流体应与功能门控液体材料不互溶,且传输流体与多孔固体膜材料之间的亲和力应低于功能
门控液体与多孔固体膜材料的亲和力,传输流体类型如下。
---气体。种类包括:空气、氮气、氩气、氧气、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、氨气、甲醛及其混合气
体等,根据试验需求获得气体,将其灌充于注射器中,有害气体应在通风良好的环境中测试,按
照GB 16297释放。
---液体。常用传输流体材料类别见表2,根据试验需求获得液体,将其灌充于注射器中。
8 系统稳定性判断
8.1 计算
在进行跨膜压强测试前,应根据公式(1)和公式(2)计算判断液门系统是否处于热力学稳定状态。
8.2 判断
根据能量最低原理,液门系统热力学稳定性判断如下:
---当ΔE1≤0或ΔE2≤0时,为热力学不稳定状态,应替换功能门控液体材料或多孔固体膜
材料;
---当ΔE1>0且ΔE2>0时,为热力学稳定状态,可进行跨膜压强测试。
9 测试步骤
按照如下步骤进行测试。
a) 制备液体门控膜:
1) 将多孔固体膜材料完全浸润于功能门控液体材料中,至少2min;
2) 取出液体门控膜,去除多孔固体膜材料表面多余功能门控液体材料至表面无明显液面
凸起。
b) 按照第5章要求准备仪器设备并连接管路。
c) 按附录A中夹持系统的装置图,将液体门控膜装入夹具内,将膜夹持系统接入管路。
d) 连接电源线,打开设备开关,启动显示单元界面中的测试软件,设置试验参数(采样间隔、测试
时间等)和供压系统运行参数(流速等),采样间隔宜设置为1s。
e) 随着测试进行,系统逐渐增压,在压强传感器精度等级内进行跨膜压强测试,直至电流-时间曲
线达到峰值并稳定[稳定状态指电流的波动幅度不超过±(精度等级%×输出电流量程)]。
示例:输出电流为4mA~20mA,量程为0kPa~100kPa,精度等级为0.5级的压强传感器,电流波动幅度
=±(0.5%×16mA)=±0.08mA。
f) 按照步骤d)和e)重复三次。
g) 保存并记录测试数据。
h) 关闭仪器设备,拆除连接管路。
10 试验数据处理
按公式(3)将测试电流值转化为压强值:
11 测试报告
测试报告应包括以下内容,测试报告示例见附录D:
a) 测试依据的标准名称及标准编号(包括发布年份信......
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