人工肺，也称氧合器，具有调节血液内O₂和CO₂含量的功能，是治疗急性呼吸疾病和等待肺移植阶段必需的医疗设备，也是心血管手术的辅助医疗设备。作为当前已经临床应用和商业化的体外膜式人工肺，由于O₂和CO₂使用同一种通道，主要存在气体交换能力差、血液传输效率不足、使用时间短等问题。目前国内临床应用的人工肺使用的膜组件几乎全部依靠进口。为此，本论文设计和研究了一种O₂和CO₂分别具有各自通道的新型双通道中空纤维膜式人工肺。为了提高涂覆中空纤维的液晶／硅橡胶膜的透氧性、生物相容性和抗凝血性，采用高效酰化法和酰氯化法分别合成了丙烯酸胆甾醇酯、丁烯酸胆甾醇酯、戊烯酸胆甾醇酯、己烯酸胆甾醇酯和十一烯酸胆甾醇酯5种胆甾醇酯衍生物，并对其化学结构和液晶性能进行了表征。高效酰化催化剂法能明显提高产品的产率与纯度、简化操作、降低反应毒性。除丙烯酸胆甾醇酯外，其余4个胆甾醇酯样品均具有液晶性。使用硅橡胶、含氢硅油和胆甾醇酯液晶，首次制备了胆甾醇酯液晶／硅橡胶交联膜。研究了各种因素（压差、温度、取代基、交联时间、液晶含量、物理性能等）对交联膜的透气性能和分离性能的影响。结果表明，该膜具有良好的成膜性能、透气性能和分离性能。例如，在0．1 MPa压差和40℃下，透氧系数和氧氮分离系数分别高达为789 Barrer和3．40，其渗透性能明显优于普通改性的硅橡胶膜材料，可用作膜式人工肺中空纤维的涂覆膜。通过磺化、中和和络合反应制备了含钴离聚体膜。在测试中发现，处于低压侧的CO₂自发地透过离聚体膜向N₂或空气的高压侧反向渗透。这种CO₂反向渗透的现象，是一种新的气体渗透行为，至今未见有类似现象的报道。研究了离聚体膜的气体正向渗透性能和CO₂反向渗透行为，发现离聚体膜具有优越的CO₂渗透性能和相对较差的O₂渗透性能。例如，在25℃和0．1 MPa压差下，CO₂和O₂渗透系数分别为170 Barrer和28 Barrer。利用这一性能，可将其应用于通过壳体材料排除CO₂的新型膜式人工肺内表面的涂敷膜材料。通过动态凝血、溶血、血小板粘附和接触角等实验研究了液晶／硅橡胶交联膜和离聚体膜的生物相容性。作为对照，按照肝素化的离子键结合方式，制备了肝素化液晶／硅橡胶交联膜和离聚体膜。结果表明，硅橡胶交联膜、离聚体膜和肝素化膜都具有良好的生物相容性，能够满足膜式人工肺膜材料的基本要求。改进目前工业上中空纤维单组分涂敷工艺，设计了中空纤维双组分涂敷工艺。优化了涂敷工艺条件：液晶／硅橡胶溶液的浓度为5．0％，交联时间为10 min，固化温度在60℃以下。按照中空纤维双组份涂敷工艺，在中空纤维的外表面涂敷具有O₂促进输送的液晶／硅橡胶交联膜。将具有优越的CO₂渗透性能和较差的O₂渗透性能的离聚体膜涂敷于梯度陶瓷管的内壁。按照双组份涂敷工艺将具有O₂促进输送的液晶／硅橡胶交联膜涂覆于中空纤维的外表面，以梯度陶瓷管作为外壳材料、中空纤维膜为基质材料，首次设计了一种O₂和CO₂分别具有各自通道的新型双通道中空纤维膜式人工肺，未见国内外相关文献报道。作为对比，同时也设计了一种O₂和CO₂使用同一种通道的中空纤维膜式人工肺。以生理盐水和去离子水代替血液，测试了单通道中空纤维膜式人工肺组件的体外性能。实验结果表明，单通道中空纤维膜式人工肺具有具有较好的氧合效果。例如，当生理盐水的流速为450 ml／min时，氧气传输速率和压力降分别为48．3 ml／（min·m²）和21．6 mmHg，其氧合效果接近于国际上通用优良膜式人工肺的性能。与单通道中空纤维膜式人工肺相比，双通道膜式人工肺的氧气传输速率更大，压力降更低，使用寿命更长。表明液晶／硅橡胶交联膜和离聚体膜有利于提高膜式人工肺的氧合效果。可以展望，双通道中空纤维膜式人工肺将具有很好的研究前景和应用价值。