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陳根:萬能材料石墨烯,高效過濾實現凈水

日期:2021-01-26 來源:網易新聞閱讀:172
核心提示:當像石墨烯這樣的二維納米材料層疊在一起時,這些材料之間會形成微小的縫隙,具有廣泛的潛在用途。現在,布朗大學的科學家們就利用石墨烯層疊層中的微小間隙,高效過濾污染物,展示了一種很有前途的新型凈水技術。
當像石墨烯這樣的二維納米材料層疊在一起時,這些材料之間會形成微小的縫隙,具有廣泛的潛在用途。現在,布朗大學的科學家們就利用石墨烯層疊層中的微小間隙,高效過濾污染物,展示了一種很有前途的新型凈水技術。

事實上,石墨烯作為一種二維的碳片,厚度只有一個原子。其中之一就是作為一種水過濾工具的能力,這種材料能夠被制成膜,允許水分子通過,同時捕獲液體中的雜質。包括從海水中提取鹽,或清除人口稠密地區水源中的污染物。
 
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當這些石墨烯片疊在一起時,就會在它們之間形成可用于過濾的納米通道。這意味著水可以進入煙囪,并通過材料縱向運行,污染物過濾出來。布朗大學的研究小組認為,如果水可以垂直方向過濾,只需要穿過材料的厚度,而不是整個長度,那么效率就會大大提高。
 
目前,布朗大學的研究小組正在研究如何改進這些類型的技術,并且正在研究如何以不同的方式操縱石墨烯片堆以產生更好的結果。
 
然而,在垂直方向上形成必要的納米通道已經被證明是困難的。基于此,研究人員開發了一種解決方法。首先,將石墨烯片疊放在一個彈性襯底上,然后將其拉伸。在片材沉積之后,基板上的張力被釋放,從而使其收縮。當這種情況發生時,石墨烯聚集在頂部形成尖銳的峰谷。
 
研究人員表示,開始弄皺石墨烯的時候,就是在把薄片和通道傾斜出平面。如果石墨烯能夠皺到一定程度,將導致這些通道最終幾乎垂直排列。
 
一旦通道幾乎是垂直的,組裝物就會被環氧樹脂包裹起來,頂部和底部就會被修剪掉,這樣就可以打開通道,一直穿過材料。研究人員將這些組裝體命名為VAGMEs(垂直排列的石墨烯膜)。
 
研究人員表示,最終將得到一種膜,膜上有很短很窄的通道,只有很小的分子才能通過。比如,水可以通過,但是有機污染物或某些金屬離子會太大而無法通過。這項研究顯示出可發展的潛力,目前,研究人員已計劃繼續開發這項技術,并著眼于潛在的工業或家庭過濾應用。
 
其研究已發表在《自然通訊》雜志上。
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