膜科学作为一门跨学科的领域，涉及到物理学、化学、工程学等多个领域。自从踏入膜科学与技术领域以来，Frontiers in Membrane Science and Technology 期刊的期刊主编 (Field Chief Editor) Michael D. Guiver 见证了该领域一步步从一个相对较小的研究社区发展为一个蓬勃的多学科领域。而中国在过去的 20 年间已经成长为全球膜领域论文的最大贡献者之一，许多创新的膜公司和初创公司起源于大型膜中心。
这篇由 Guiver 撰写的文章将带我们进入历史的时光隧道，回顾膜科学与技术的起源、探索其中的发展，并讨论这一课题当前面临的挑战。
Michael D. Guiver 在英国长大，他在伦敦大学获得了化学学士学位。后移居加拿大，在卡尔顿大学 (Carleton University) 获得化学（天然产物）硕士学位。后加入加拿大国家研究委员会 (National Research Council Canada, NRC) 开发膜材料，同时取得了博士学位。2009 - 2020 年，在 Journal of Membrane Science 任编辑。他曾任职于美国化学会（American Chemical Society, ACS）的编辑委员会，目前是 Macromolecular Research 国际顾问委员会成员；Macromolecular、ACS Macro Letters 编辑顾问委员会成员；Polymer 编辑部成员。他同时还是英国皇家化学学会（Royal Society of Chemistry）的成员。2009 - 2013 年，他担任汉阳大学 BK21plus 计划访问教授。2014 年 9 月，他离开加拿大，加入天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室。
他的大部分职业生涯都在 NRC 从事膜材料、分离材料和燃料电池用膜的研究。他在高分子膜方面进行了长达 40 年的研究。他共发表了 270 多篇论文/专著，拥有 20 多项专利。他的主要专长是聚合物化学；他的研究兴趣是高分子气体分离膜及燃料电池用高分子电解质膜。他目前正在从事微孔聚合物、质子交换膜、阴离子交换膜的研究，同时也在研究碳氢基离子膜的稳定性，使其能够实际应用。
膜广义上可被定义为一种物理屏障，它允许物质在驱动力作用下从一侧选择性地通过到另一侧，或者控制渗透速率。这些物质可以是有机或水性液体、溶质、蒸汽、气体、离子或电子。膜科技的应用领域广泛，涵盖了药物传递等领域。膜过程的一个优势是避免了在常规分离过程中可能发生的相变，同时膜系统的占地面积相对较小，且具有在现场“就地”操作的可扩展性和灵活性。
膜科学与技术的研究起源和发展
膜的研究可以追溯到两百多年前，涉及到对生物和合成膜的研究。生物膜在动植物界中是普遍存在的，它们拥有复杂的通道、孔隙结构和传输机制，可以精确地控制生物活性分子、离子、水和气体的渗透和选择性通过。在现代膜科学和技术中，它们为新型膜材料的设计提供了灵感。早期对合成膜的研究主要集中在具有对称或致密结构的形态上，这些膜对于传输的阻力大，导致透膜物质的通量低。虽然致密膜可以帮助研究者详细探索其固有特性、提炼有用的结构-性能关系，并发展出渗透过程的理论，但由于产品透过性能差，因此在工业分离中并不实用。
1961 年对于膜科学的发展而言是关键的一年。从那时起，膜科学开始从学术兴趣转向工业应用。这一年 Loeb 和 Sourirajan 在加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）开发出了第一个在海水淡化中具有足够高水透过性能的实用膜，即“反渗透”（RO）膜。这是一种整体非对称膜，其薄的选择层由醋酸纤维素制成。此后，Sourirajan 跳槽到加拿大国家研究委员会（NRC）的渥太华主校区，并在那里创建了一个世界著名的膜研究课题组，一干就是数十年。正是在加拿大国家研究委员会，Michael D. Guiver 与 Sourirajan 等一众膜研究的先驱人物成为了同事。
20 世纪 70 年代， Cadotte 开发出了薄层复合（TFC）膜，成为了膜科学与技术的另一个里程碑。薄薄一层选择层被沉积在机械坚固且廉价的支撑膜上，实现了支撑结构与专用选择层材料的脱钩。这一技术也是当前大多数商业 R O和纳滤（NF）膜的基础。
1980 年，Monsanto 公司（现由Air Products销售）推出了用于商业气体分离的PRISM®膜，基于非对称中空纤维聚醚砜膜。该膜得益于 Henis 和 Tripodi 的发明，在中空纤维的选择性表面应用硅胶填充层，以封堵可能影响良好气体选择性的缺陷。
膜科学与技术的未来展望
现如今，膜科学与技术已经发展为一个涉及到聚合物和无机材料、化学、物理学、化学工程、过程工程、数学建模等的多学科领域。为了更好地满足该领域的需求，Frontiers in Membrane Science and Technology 应运而生。
膜科学与技术领域的期刊应该如何发展？未来的研究方向如何把握？如何写出一篇优秀的相关领域论文？结合自己多年担任期刊主编的经验，Guiver 和 Frontiers 进行了一场对谈并对期刊发展、行业前景等话题发表了自己的见解。
一个具有良好声誉并值得信赖的发布平台
Frontiers: 您认为 Frontiers in Membrane Science and Technology 如何可以助力这一领域的研究？
Prof. Guiver: Frontiers in Membrane Science and Technology 是一本开放获取的期刊，而这一模式已经证明了其在打造一个具有良好声誉并值得信赖的发布平台方面所取得的长足进展。由于高质量研究的数量大大超过了目前有限的膜研究领域发表平台的容量，该期刊可能会很好地解决这一不足，从而满足研究界的需求。
让我印象非常深刻的是，Frontiers 拥有杰出的技术支持和论文筛选程序 (AIRA)，再加上其触及面相当广泛，这应该会对该领域的发展有所帮助。
Frontiers: 请简单介绍一下您的研究领域以及这一研究领域的重要性？
Prof. Guiver: 我的专长是聚合物化学，所以这很自然地联系到我的研究领域：高分子气体分离膜及燃料电池用高分子电解质膜。这两个研究领域在很大程度上都依赖于经过特殊设计的聚合物的固有性状，以带来性能上的改进。这两个研究领域都涉及到能源和环境相关的问题，是可以解决我们这个时代所面临的重大挑战的前沿技术。例如，丙烯在石化工业中被用作制造聚丙烯的原料单体，它主要是通过一种非常耗能的方式从丙烷中大规模分离出来的。高分子气体分离膜则避免了传统蒸馏过程的气-液态变化，具有很大的节能潜力。
膜科学及其技术是可以解决我们这个时代
所面临的重大挑战的前沿技术
Frontiers: 膜科学及其技术是一种跨学科的研究，当前在研究的过程中所面临的最大挑战是什么？你觉得我们应该在哪些方面付出更多努力？
Prof. Guiver: 我非常同意这是一个跨学科的研究领域的观点，我也认为随着许多其他领域研究的发展，我们也将看到他们跨学科的一面。作为研究人员，我们都应该认识到这一点，同时掌握一些所交叉的学科知识。当然，我们不可能在所有领域都成为专家，我们最好专注于自己的专长领域，同时与其他领域的研究人员展开有效地合作，使我们的研究更加完整。在真正的合作中，合作双方都应该向对方学习，并且双方都应该带来大于两者之和的附加价值。要达成这一点，我们就更需要学科敏感度、信任、友谊和科研道德。
Frontiers: 您的研究领域将如何影响我们的日常生活？
Prof. Guiver: 膜科学及其技术已经为健康领域、安全领域、制造业、废物处理、能源和环境领域做出了巨大贡献，并还在持续地做出更多的贡献。我在这里举一个很明显的例子：利用海水淡化技术缓解缺水地区水资源短缺问题。此外，可能不太为人所知的方面，这一研究领域还为我们的日常生活带来了许多积极的影响，如血液透析、电子行业用的超纯水、天然气净化、飞机油箱的氮气填充、水处理、电池分离器等等。
我们需要学会以一种逻辑清晰
易于理解的方式向读者传达自己研究
Frontiers: 目前，这一领域的前沿研究是什么？您建议如何跟上最新的行业趋势？
Prof. Guiver: 我认为这是一个很难简单阐明的问题，因为膜科学及其技术是非常多样化的，其中涉及到很多领域。而要跟上科学进步和行业发展的趋势，我们一定需要大量地阅读，包括社会新闻、化学和工程相关的新闻、科学文献等等。在此基础上，通过与其他研究人员、行业同事和该领域的前沿研究者的沟通，保持对社会“脉搏”的把握。
Frontiers: 您期待看到哪些方向最新的研究成果？对于未来有志于向该期刊投稿的中国学者有什么样的建议？
Prof. Guiver: 我在该期刊官网上发布了一篇文章讨论了膜研究领域面临的重大挑战。在那篇文章的最后一部分，我简单提及了一些我们期待看到的内容，在此，我将进行更细节的解读。首先，提交的文章必须与膜的研究领域相关、必须具有显著的新颖性、新的见解或想法，或者与现有的研究成果相比，在相关性能上有所提升。其次，我非常强调研究成果最终的良好呈现的重要性，这比语法正确这种显而易见的事情更为重要。一篇文章中清晰而引人入胜的叙述应该是以一种逻辑清晰的方式概述这一研究的原理，并将这一逻辑贯彻到结论中。文章中的图表展示是非常重要的，我们建议使用相同的字体和格式表达，这可以让读者感受到作者的专业性和文章的易读性。所有发表出来的文章都是作者在这一研究领域的留下的精神财富。因此，在考虑提交文章之前，每一个作者都应尽最大的努力做最好的准备。
Frontiers: 在您看来，什么样的论文才是一篇好论文？
Prof. Guiver: 除了相关且合理的研究课题外，我们需要学会以一种逻辑清晰，易于理解的方式向读者传达自己研究，避免歧义。尤其是在论文中保持术语的一致性非常重要——我经常看到提交的稿件中使用几种不同的表达来描述同一件事，这往往会造成理解上的混乱。此外，一个简洁有力的标题比一个冗长细致的标题更能抓住读者的注意力。
同时，正如我之前提到的，良好的呈现同样非常重要。清楚地陈述自己研究工作的新颖性、或者研究中的新见解，并将当前的研究与已有的研究进行比较，这样读者就可以了解在推动该领域的发展方面取得了哪些进步，从而有效地避免增加价值较小的重复工作。此外，每一篇文章都应该精心准备。即使论文的研究内容很好，但是充满了错别字和语法错误的论文在行业内的影响也会小得多。
Frontiers in Membrane Science and Technology 是 Frontiers 旗下一本新的开放获取期刊。该期刊旨在发表与膜科学及其技术相关的有影响力的研究，并通过该期刊向学术界、行业领袖和公众传播和交流这一研究领域的相关知识。
期刊主要关注以下 6 个方向：
Frontiers 是全球第六大学术出版社，文章被引用次数位列全球第三。Frontiers 总部位于瑞士，是全球领先的开放获取（Open Access）出版商，致力于使科学在全球范围内更加开放，其发布的研究文章已被浏览超过 24 亿次。欲了解更多详情，欢迎访问 Frontiers 官方网站：www.frontiersin.org.
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