中外科學家在石墨烯功能材料研究方面取得突破性進展，該成果在海水淡化與凈化、傳感技術及能源轉換等領域具有廣闊的應用前景。
3月14日，據(jù)科技日報報道，中國科學技術大學工程科學學院近代力學系吳恒安教授和王奉超博士，與諾獎得主、英國曼徹斯特大學安德烈·海姆教授課題組合作，在石墨烯功能材料研究方面取得突破性進展，發(fā)現(xiàn)了氧化石墨烯薄膜具有精密快速篩選離子的性能。研究成果發(fā)表在近日出版的《科學》雜志上。
石墨烯以其獨特的力學和電學特性被稱為“神奇材料”。然而，石墨烯與水之間的相互作用機理并不為人們所了解。石墨烯表面本來是排斥水的，但浸入到水中的石墨烯薄膜里的毛細通道卻允許水快速滲透。他們最新的合作研究表明，水環(huán)境中的氧化石墨烯薄膜與水相互作用后，形成約0.9納米寬的毛細通道，允許直徑小于0.9納米的離子或分子快速通過，而直徑大于0.9納米的離子被完全阻隔。該篩選效應不僅對離子尺寸要求非常精準，而且比傳統(tǒng)的濃度擴散快上千倍。
報道稱，吳恒安課題組用理論分析和分子模擬方法，研究了石墨烯納米通道快速過濾離子的機理。他們的計算機模擬研究表明，石墨烯與離子之間的相互作用使離子在納米通道中聚集，從而促進了離子的快速擴散。這一發(fā)現(xiàn)合理解釋了實驗結果，也被稱為“離子海綿效應”。
專家稱，如果通過機械手段進一步壓縮薄膜中的毛細通道尺寸，將能高效率地過濾海水中的鹽分。這意味著制造一個在幾分鐘內即可將一杯海水淡化成飲用水的過濾裝置，已不再是科幻小說場景。
《科學》專門對這項研究成果進行了展望評述，認為該發(fā)現(xiàn)使得氧化石墨烯薄膜在眾多分離應用中具有重要意義，例如在海水淡化與凈化、傳感技術及能源轉換等領域具有廣闊的應用前景。
南京吉倉納米科技有限公司
