清潔水短缺的緊迫危機要求膜具有有效的離子篩分以及快速的水通量。然而，有效的離子篩分需要減小孔徑，這不可避免地阻礙親水膜中的水通量，對有效的水/離子分離提出了重大挑戰(zhàn)。
在此，鄭州大學(xué)Xinwei Cui，Qun Xu，阿爾伯塔大學(xué)Hongbo Zeng介紹了一種基于充滿 6 ? 石墨烯毛細管的納濾膜的反常水分子門控，該膜是通過納米片上島石墨微結(jié)構(gòu)的自發(fā) π-π 重新堆疊而制成的。
文章要點
1）研究發(fā)現(xiàn)，該膜可以通過將滲透驅(qū)動的離子擴散抑制到可忽略的水平（~10–4 mol m–2 h–1）來提供有效的離子篩分；出乎意料的是，超快的整體水流 (45.4 L m–2 h–1 ) 仍然可以輕松發(fā)揮作用，只需在 10–2 bar 內(nèi)調(diào)節(jié)靜水壓力即可打開/關(guān)閉。
2）研究人員將這種看似不相容的觀察結(jié)果歸因于石墨烯納米限制效應(yīng)，其中限制在毛細管內(nèi)的晶體狀水阻礙了滲透作用下的擴散，但以類似于Newton’s cradle-like Grotthus傳導(dǎo)的方式促進了高速、無擴散的水傳輸。
該策略建立了一種液-固-液相變分子傳輸，用于精確和超快的分子篩分。
參考文獻
Chen, R., Luo, T., Wang, J. et al. Nonlinearity synergy: An elegant strategy for realizing high-sensitivity and wide-linear-range pressure sensing. Nat Commun 14, 6641 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-42361-9
https://doi.org/10.1038/s41467-023-42361-9
