石墨烯膜是怎样实现控制水分子通过呢？

近日，英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究所（NGI）的研究人员通过长期不懈的努力，实现了人们梦寐以求的一种通过电控制水流通的膜。这种膜最主要的材料就是石墨烯。该项研究成果发表在了近期的《Nature》上。这项新的研究为开发智能膜技术开辟了一条道路，并将为人工生物系统、组织工程和过滤领域带来革命性的变革。

这种最新的令人兴奋的膜的制备得益于石墨烯的独特性质。这项新的研究为开发智能膜技术开辟了一条道路，并将为人工生物系统、组织工程和过滤领域带来革命性的变革。

石墨烯在处理液体和气体时能够形成可调节的过滤器，甚至是完美的屏障。用一种叫做石墨烯氧化物的廉价石墨烯开发的新型“智能”膜已经被证明可以通过电流精确控制水的流动。这种膜甚至可以用来在需要时完全阻止水通过。

该研究小组由RahulNair教授领导，在绝缘石墨烯氧化物膜中嵌入导电丝。电流穿过这些纳米细丝，产生一个很大的电场，使水分子电离，从而控制水通过薄膜中的石墨烯毛细血管的传输。

Nair教授说：“这项新的研究使我们能够精确地控制水的渗透，从超快渗透到完全封闭。我们的工作为进一步发展智能膜技术开辟了一条道路。

开发能够利用外部刺激精确和可逆地控制分子渗透的智能膜，将引起许多科学领域的强烈兴趣，从物理、化学到生命科学。

电控制水通过膜的流动是一个步骤，因为它与几个主要刺激信号的生物过程相似，控水是保持肾脏水分、调节体温和消化的关键，因此，电控制石墨烯膜的水传输为开发人工生物系统和先进的纳米流体装置开辟了一个新的领域。

此前，研究小组已经证明，石墨烯氧化物膜可以作为海水中盐的去除剂，用于海水淡化。去年，研究小组还证明，这种膜可以在不影响其它性能的情况下去除威士忌中的色素。

由于石墨烯类膜的突破性研究，安德烈·盖姆教授和拉胡尔·奈尔教授获得了苏丹·本·阿卜杜拉齐兹王子第八届国际水奖。

长期以来，由于外刺激对医疗保健及相关领域的重要性，科学家们一直试图通过外部刺激来控制膜的水分流动。目前，这种可调膜仅限于调节膜的润湿和控制离子传输，而不是控制水的质量流动。

这篇研究论文的主要作者周凯歌博士说：“报道的石墨烯智能膜技术不仅限于控制水流。同样的膜可以用作智能吸附剂或海绵。如果应用电流，即使在沙漠条件下，膜上吸附的水也可以保存。我们可以通过关闭电流来根据需要释放这种水。”

第二位作者Vasu博士评论说：“我们的工作不仅为石墨烯膜开辟了新的应用领域，而且使我们能够理解电场对承压水纳米级性能的影响。尽管有许多相互矛盾的理论预测，从水分子的冻结到电场作用下的冰的融化，我们的实验证据都是错误的，能使水离子进入其组成离子。”

这项工作是与约克大学、伊朗的沙希德-拉贾伊教师培训大学、比利时安特卫普大学的科学家合作完成的。

石墨烯和相关的二维材料已经显示出开发新的应用的前景，以及增强当前用于诸如电子、复合材料、传感器和生物医学等领域的工艺。膜已经成为脱盐、气体分离和医疗保健的关键研究和发展主题。

曼彻斯特大学目前正准备正式开设耗资6000万英镑的石墨烯工程创新中心(GEIC)，以补充现有的国家石墨烯研究所(NGI)。

湖南国盛石墨科技有限国盛先后建立全球领先的石墨烯应用研发基地，整合清华大学、中南大学及英国、日本等在石墨烯领域具突出贡献的数十位国际知名专家技术资源，同时与因发现石墨烯而获得诺贝尔奖的英国曼彻斯特大学物理学家达成合作意向，借助曼大在石墨烯全球行业中的地位与贡献，在石墨烯的技术研发与应用占据全球行业制高点，积极进军全球石墨烯应用市场。目前，公司旗下已拥有自主专利300余项，国际专利8项，且每年将有100余项国内外专利的申请授权，同时，公司还获邀参与制订石墨行业国家标准，并积极参与石墨烯联盟标准的制订。