近日，由蔚山科学技术大学(UNIST)材料科学与工程系蔡韩基教授和李承杰教授带领的团队宣布，成功开发出一种能快速有效去除放射性碘气体的超多孔碳纤维。这种材料可用于核电站事故或乏核燃料处理过程中可能泄漏的放射性碘气体的吸附与去除。
该超多孔碳纤维吸附能力惊人，可吸附相当于自身重量4.68倍的大量碘气体，且吸附速度快，达到饱和的时间仅约100分钟。研究团队通过能在材料内部制造大量不同尺寸孔隙的制造技术，并结合氧掺杂处理，开发出此材料。若将1克该材料中的所有孔隙展开，表面积可达2982平方米，相当于约30套32坪公寓的面积，巨大的内表面积为碘气体提供了大量吸附位点。同时，较大的内部孔隙如同通道，使碘能快速向内扩散，提高了吸附速率。
添加氧气后，材料性能进一步提升。氧气与碘相互作用增强了吸附作用，与未添加氧气的碳纤维相比，碘的吸附量提高了约1.5倍，吸附速率提高了约1.7倍。
在制造工艺方面，这种超多孔碳纤维优势明显。与传统粉末状吸附剂不同，它无需单独成型工艺;与新一代多孔材料MOF相比，制造成本更低，更适合大规模生产。此外，它还可重复使用，多次使用后仍能保持90%以上的初始性能。
研究团队还证实，当碘渗入碳纤维时，碳层间的间隙会暂时增大，表明碘能够渗透并吸附到碳层的边缘和层间空隙中，计算机模拟(DFT)也证实了这一结果。李洙解释称，这项研究阐明了碳材料吸附有害物质过程中发生的动态结构变化机制。蔡教授表示，该材料经济实惠，易于制造、可大规模生产且可重复使用，不仅可应用于乏核燃料后处理设施的排气系统和事故响应过滤器，还能用于吸附各种污染物。
该研究得到韩国贸易、工业和能源部、韩国产业技术规划与评估院以及韩国科学技术信息通信部自身项目的支持，研究结果于4月1日发表在国际学术期刊《化学工程杂志》上。
