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中科大氧化石墨烯薄膜离子筛选研究取得重要进展

发布时间:2020-02-27 21:02:38 阅读: 来源:保温瓶厂家

本报讯 (记者胡霈霖)近日,中科大材料力学行为和设计重点实验室与英国曼彻斯特大学安德烈海姆(AndreGeim,2010年诺贝尔物理奖获得者)教授课题组合作,在氧化石墨烯薄膜快速筛选离子研究方面取得突破性进展。此研究成果意味着制造一过滤装置,在几分钟内将一杯海水淡化成饮用水不再是梦。

石墨烯以其独特的力学和电学特性被称为 神奇材料,然而,石墨烯与水之间的相互作用机理却并不为人们所熟知。石墨烯表面是疏水的,但浸入到水中的石墨烯薄膜里的毛细通道却允许水的快速渗透。最新研究表明,水环境中的氧化石墨烯薄膜在水合作用下会形成约0.9纳米宽的毛细通道,可以阻止水合半径大于0.45纳米的离子或分子通过。该筛选效应不仅对离子尺寸要求非常精准,而且要比经典的浓度扩散快上千倍。这些发现在海水淡化与净化、传感技术以及能源转换等领域具有广阔的应用前景。

安徽商报记者了解到,中科大吴恒安教授课题组在该项工作中做出的主要贡献是,用理论分析和分子模拟研究了石墨烯纳米通道快速过滤离子的机理。他们的计算机模拟工作表明,石墨烯与离子之间的相互作用使离子在纳米通道中聚集,从而形成了更高的浓度梯度。这一发现对实验结果给出了合理的解释,也被称为离子海绵效应。

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