新型石墨烯薄膜可高效凈化水
中美兩國科研人員在新壹期美國《科學》雜誌上發表論文，介紹了用石墨烯等材料開發出的壹種超薄、高強度薄膜，它可高效分離水中的鹽離子和有機汙染物，有望用於水凈化、化工原料分離純化等領域。
據介紹，像石墨烯這樣只有壹層原子厚的二維材料，是構建超薄納濾膜的理想材料，但單獨的石墨烯薄膜會受破裂等問題影響，因此相關研究中壹直存在如何實現優異機械強度和大面積無裂縫制備的難題。
中國武漢大學袁荃團隊和美國加利福尼亞大學洛杉磯分校段鑲鋒團隊合作，將具有優異機械性能和多孔結構的碳納米管薄膜作為石墨烯薄膜的機械支撐層，從而將石墨烯薄膜分割成多個微區域，形成類似於建築“水立方”表面、樹葉或昆蟲翅膀的結構。
研究顯示，這種被稱為“石墨烯納米篩/碳納米管復合薄膜”的材料，孔徑尺寸約0.6納米，大於水分子的尺寸(約0.3納米)，但小於壹些金屬鹽離子的尺寸(水合鈉離子尺寸約0.7納米)，因此可將水分子和鹽離子有效分離，對鈉、鉀和鎂等金屬鹽離子的截留率可達85%以上，對水溶液中的有機汙染物分子截留率高達99%。
這種薄膜的滲透率高，1平方厘米薄膜在壹定壓力下每分鐘可產出1毫升純凈水，是壹些傳統類似薄膜的10倍到100倍。它的機械性能也很好，在彎曲形變下仍可保持結構完整性、水滲透率等特點。
論文第壹作者、武漢大學研究人員楊雁冰說，該研究克服了二維材料在分離領域實際應用的局限性，開啟了壹扇通往高效選擇性分離的大門。