二氧化碳(CO2)排放到大气中造成的气候影响是人类面临的一个重大生存问题。最可接受的解决办法是所有国家按照《巴黎协定》，完全停止使用化石燃料，或至少快速减少化石燃料的使用。这将确保地球变暖控制在2摄氏度以内，但实际减排速度缓慢，大多数国家不可能达到协议目标。
因此，亟需防止大量二氧化碳排放的技术解决方案。一些二氧化碳捕集技术，如液态胺化学品吸附技术，已经成熟到可以大规模应用。但是，这些技术成本高，而且一旦失去二氧化碳的结合特性，就会带来有毒化学品处理的负担。因此，替代技术就显得非常重要。
借助于膜的气体分离正在成为建立可持续社会的关键技术。膜的广泛使用可以帮助捕捉工业过程中排放的大量二氧化碳。与传统的二氧化碳捕获相比，用膜进行气体分离具有成本效益的前景。然而，为了大规模实现经济的二氧化碳捕集，膜需要几个关键特征：通过其结构快速传输二氧化碳；高二氧化碳选择性（即成为其他气体的低渗透性屏障）；机械强度和耐化学性。此外，膜应由大规模生产时价格低廉的材料组成，因此有机聚合物（传统塑料和橡胶）对工业应用最有吸引力。
薄膜复合材料代表了一种特殊的膜结构，为工业应用提供坚固的结构。这些含有多个功能层（由有机聚合物制成）的膜，为大规模的二氧化碳捕集提供了一个很好的解决方案。然而，即使是具有最佳分离性能(高CO2渗透率和高CO2/N2选择性)的基准有机聚合物，由于无法形成足够薄、无缺陷和机械稳定的膜，还不能表现出令人满意的分离性能。
在一项新的研究中，研究人员首次报告了如何最终使用厚度为几纳米的薄型选择性层来实现所需的分离性能。他们使用著名的聚合物进行研究--聚醚嵌段酰胺（Pebax-1657）作为选择层，聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为沟层。他们研究了当选择层的厚度被推到几纳米的极限时，气体分离性能会发生什么。他们报告说，当分离膜的选择层变得非常薄时，它可以在复合结构中与水沟层形成一个特定的界面。这种纳米级的界面对二氧化碳带来了意想不到的高选择性。温和和超短的等离子体处理疏水性PDMS层需要促进与亲水性选择层的粘附，揭示了它是控制和调整两种聚合物之间分子界面活性的工具。
他们发现，这个界面对二氧化碳的选择性产生了决定性的影响。再加上低厚度所实现的高渗透率，该膜很好地适应了工业二氧化碳捕集（如化石燃料发电厂的燃烧后捕集）所需的分离性能领域。这些结果开辟了一个新的和未开发的界面治理气体分离领域，可以被工程师用来设计更有效的膜，用于各种有用的应用。
论文标题为《Critical Role of the Molecular Interface in Double-Layered Pebax-1657/PDMS Nanomembranes for Highly Efficient CO2/N2 Gas Separation》。
