近日，英國曼徹斯特大學國家石墨烯研究所（NGI）的研究人員通過長期不懈的努力，實現了人們夢寐以求的一種通過電控制水流通的膜。這種膜最主要的材料就是石墨烯。該項研究成果發表在了近期的《Nature》上。這項新的研究為開發智能膜技術開闢了一條道路，並將為人工生物系統、組織工程和過濾領域帶來革命性的變革。
這種最新的令人興奮的膜的製備得益於石墨烯的獨特性質。這項新的研究為開發智能膜技術開闢了一條道路，並將為人工生物系統、組織工程和過濾領域帶來革命性的變革。
石墨烯在處理液體和氣體時能夠形成可調節的過濾器，甚至是完美的屏障。用一種叫做石墨烯氧化物的廉價石墨烯開發的新型“智能”膜已經被證明可以通過電流精確控制水的流動。這種膜甚至可以用來在需要時完全阻止水通過。
該研究小組由Rahul Nair教授領導，在絕緣石墨烯氧化物膜中嵌入導電絲。電流穿過這些納米細絲，產生一個很大的電場，使水分子電離，從而控制水通過薄膜中的石墨烯毛細血管的傳輸。
Nair教授說：“這項新的研究使我們能夠精確地控制水的滲透，從超快滲透到完全封閉。我們的工作為進一步發展智能膜技術開闢了一條道路。
開發能夠利用外部刺激精確和可逆地控制分子滲透的智能膜，將引起許多科學領域的強烈興趣，從物理、化學到生命科學。
電控制水通過膜的流動是一個步驟，因為它與幾個主要刺激信號的生物過程相似，控水是保持腎臟水分、調節體溫和消化的關鍵，因此，電控制石墨烯膜的水傳輸為開發人工生物系統和先進的納米流體裝置開闢了一個新的領域。
此前，研究小組已經證明，石墨烯氧化物膜可以作為海水中鹽的去除劑，用於海水淡化。去年，研究小組還證明，這種膜可以在不影響其它性能的情況下去除威士忌中的色素。
由於石墨烯類膜的突破性研究，安德烈·蓋姆教授和拉胡爾·奈爾教授獲得了蘇丹·本·阿卜杜拉齊茲王子第八屆國際水獎。
長期以來，由於外刺激對醫療保健及相關領域的重要性，科學家們一直試圖通過外部刺激來控制膜的水分流動。目前，這種可調膜僅限於調節膜的潤溼和控制離子傳輸，而不是控制水的質量流動。
這篇研究論文的主要作者周凱歌博士說：“報道的石墨烯智能膜技術不僅限於控制水流。同樣的膜可以用作智能吸附劑或海綿。如果應用電流，即使在沙漠條件下，膜上吸附的水也可以保存。我們可以通過關閉電流來根據需要釋放這種水。”
第二位作者Vasu博士評論說：“我們的工作不僅為石墨烯膜開闢了新的應用領域，而且使我們能夠理解電場對承壓水納米級性能的影響。儘管有許多相互矛盾的理論預測，從水分子的凍結到電場作用下的冰的融化，我們的實驗證據都是錯誤的，能使水離子進入其組成離子。”
這項工作是與約克大學、伊朗的沙希德-拉賈伊教師培訓大學、比利時安特衛普大學的科學家合作完成的。
石墨烯和相關的二維材料已經顯示出開發新的應用的前景，以及增強當前用於諸如電子、複合材料、傳感器和生物醫學等領域的工藝。膜已經成為脫鹽、氣體分離和醫療保健的關鍵研究和發展主題。
曼徹斯特大學目前正準備正式開設耗資6000萬英鎊的石墨烯工程創新中心(GEIC)，以補充現有的國家石墨烯研究所(NGI)。
湖南國盛石墨科技有限國盛先後建立全球領先的石墨烯應用研發基地，整合清華大學、中南大學及英國、日本等在石墨烯領域具突出貢獻的數十位國際知名專家技術資源，同時與因發現石墨烯而獲得諾貝爾獎的英國曼徹斯特大學物理學家達成合作意向，藉助曼大在石墨烯全球行業中的地位與貢獻，在石墨烯的技術研發與應用佔據全球行業制高點，積極進軍全球石墨烯應用市場。目前，公司旗下已擁有自主專利300餘項，國際專利8項，且每年將有100餘項國內外專利的申請授權，同時，公司還獲邀參與制訂石墨行業國家標準，並積極參與石墨烯聯盟標準的制訂。
閱讀更多 融墨科技 的文章
