一種基于褶皺石墨烯片的新式凈水解決方案
布朗大學(xué)的科學(xué)家們，剛剛在《自然通訊》雜志上發(fā)表了一種基于褶皺石墨烯片的新式凈水解決方案。這項(xiàng)技術(shù)利用了堆積的石墨烯片中的微小縫隙來(lái)高效過(guò)濾水中的污染物，并且克服了該研究領(lǐng)域的一個(gè)主要問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)還希望在一系列環(huán)境中證實(shí)這項(xiàng)技術(shù)的有效性。 8 *Fr=+KN
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研究配圖 - 1：垂直排列 Zr-GO / 環(huán)氧膜的結(jié)構(gòu)和制造步驟。 XM0 ;c F
據(jù)悉，石墨烯特指由單層碳原子組成的二維薄片，此前已有諸多研究揭示了它的一系列專有屬性。比如在將石墨烯材料制成薄膜狀之后，即可允許水分子通過(guò)、同時(shí)將雜質(zhì)留在濁液中，以實(shí)現(xiàn)凈水的功效。 qDOJ;> I
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近年來(lái)，科學(xué)家們已經(jīng)設(shè)想過(guò)石墨烯片的諸多應(yīng)用場(chǎng)景，比如濾除海水中的鹽分、或者清除人口稠密地區(qū)（比如澳大利亞悉尼港）水源中的污染物。 ~2R3MF.C
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現(xiàn)在，布朗大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)正在設(shè)法改進(jìn)這類技術(shù)，并嘗試用不同的方式來(lái)操縱石墨烯片的堆疊，以獲得更喜人的結(jié)果。 2TR l @
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研究配圖 - 2：制造過(guò)程中起皺的 Zr-GO 膜 / VAGME 樣式。 /0w?"2-
通過(guò)將這些石墨烯片彼此堆疊，即可在其間產(chǎn)生可用于過(guò)濾的納米級(jí)通道。其中水分子能夠無(wú)障礙地通過(guò)，但污染物又可隨機(jī)被濾除。 # #%R|P3
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有人可能想到，只需將褶皺石墨烯片從水平改成垂直方向，是否即可在重力作用下更輕松高效地完成水過(guò)濾工作？遺憾的是，目前想要在垂直方向上打造納米通道，還是相當(dāng)困難的。 P #_8$#G3
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好消息是，研究人員們還是設(shè)法找到了一種解決方案。首先將石墨烯片堆疊在已拉伸的彈性基礎(chǔ)材料上，然后釋放張力，讓石墨烯薄片在基材收縮時(shí)形成峰谷褶皺。 z0@)@4z!
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研究配圖 - 3：納米通道選擇性分子轉(zhuǎn)運(yùn)的測(cè)量。 Vrz6<c-'B
最終結(jié)果是，研究團(tuán)隊(duì)順利地讓皺紋形成了幾乎垂直的通道，然后將整套方案用環(huán)氧樹脂包裹起來(lái)、適當(dāng)修剪頂部和底部，以敞開通道的兩端。 C:$12{I?*
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測(cè)試表明，水蒸氣可以輕松穿過(guò)垂直通道，而較大的分子（比如乙烷）也會(huì)被成功地濾除。展望未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)希望開發(fā)新型濾水器，并期待著在家庭和工業(yè)中找到實(shí)際應(yīng)用。 rcc.FS
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有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《自然通訊》（Nature Communications）期刊上。原標(biāo)題為《Controlling nanochannel orientation and dimensions in graphene-based nanofluidic membranes》。 X%S9 H^9
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鏈接地址：https://www.nature.com/articles/s41467-020-20837-2
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