智能石墨烯膜来提供清洁水

来自信州大学和宾州州立大学的国际研究团队开发了一种石墨烯基脱盐膜涂层，其性能比目前的纳滤膜技术更加强大和可扩展。可应用于清洁水溶液以及蛋白质分离，废水处理以及制药和食品工业应用的坚固实用膜。

宾州州立大学物理，化学和材料科学与工程教授说：“我们的梦想是创造一种结合了高流速，高效率，长寿命，自我修复和消除生物和无机污染的智能膜，以便为世界这些洁净水稀缺的地方提供干净的水，目前我们正朝着这个方向迈进。”

该团队开发的混合膜使用简单的喷涂技术将石墨烯氧化物和少量层状石墨烯的混合物涂覆在用聚乙烯醇改性的聚砜的骨架支撑膜上。支撑膜增强了膜的稳健性，其能够承受强烈的乱流，高压和氯气侵蚀。氯通常用于解决膜中的生物污染，但氯会迅速降低当前聚合物膜的性能。添加少量石墨烯使新型膜对氯具有高度抗性。

已知石墨烯具有高机械强度，以及除水不可渗透性，当盐溶于水时，它们总是在盐分子周围形成水分子的“壳”。这使得石墨烯膜的微小毛细管阻止盐与水一起流动。水分子能够穿过膜屏障并快速流动，而盐壳却无法通过，使其成为脱盐膜的理想材料。然而，将石墨烯扩展到工业数量包括许多挑战，包括控制缺陷和处理二维材料所需的复杂转移技术。目前的工作尝试克服可扩展性问题并在制造规模上提供廉价，高质量的膜。

这种智能石墨烯膜，能够高效分离出清洁水，还能自我修复，消除生物和无机污染。而且这种智能石墨烯拥有很长的寿命，不必经常更换。

随着人口不断增加，水资源短缺问题日益严峻，拥有更高效，低成本的制造清洁水技术，能给人们用上更清洁，廉价的水。许多发展中水资源短缺国家也能都享受到充足，清洁，低廉的水。