【要闻精选】美国MIT研发石墨烯渗透膜 比现有材料速度快10倍

      【据物理学组织网站2017年6月29日报道】石墨烯是一种导电导热性能超强的新型二维纳米材料。在最新的基于石墨烯的创新中，美国麻省理工学院工程师团队利用这种材料研发出一种新型膜材料，可以过滤溶液中的纳米级分子，速度比目前的透析系统快10倍以上，从而彻底改变了透析过程。

 渗透膜除了可帮助肾脏无法正常工作的患者清除血液中的废物，还可用来分离杂质分子，净化药物，并从化学溶液中除去不需要的残留物。现代渗透膜由于其厚度工作起来相当缓慢，但是这种新的石墨烯膜由于不到一纳米厚，因此可加速过滤过程。
      麻省理工学院的工程师们已经利用石墨烯制造出一种功能性透析膜。石墨烯膜大约有指甲盖大小，厚度不到1纳米。（目前商用的透析膜最薄的约20纳米厚）。 透析性能方面，在过滤水溶液中的纳米级尺寸的分子时，MIT研究团队研制的石墨烯膜比目前最先进的渗透膜高10倍，如果只靠考虑石墨烯材料本身，新型渗透膜的过滤速率还可再提高10倍。
       论文作者 Kidambi解释说：“目前只有大约10%的膜面积是可以过滤的，但即使只有10%的面积可用，这种石墨烯透析膜也比美国最先进的透析膜快10倍”。
       为了进一步提高石墨烯膜的性能，该团队计划在高聚碳酸酯基底上蚀刻空隙来增加膜的整体渗透率。由于目前做测试的石墨烯膜尺寸仅为1平方厘米，因此研究团队还致力于进一步扩大膜的尺寸。此外，进一步进行氧等离子体处理制造出更多的小孔也可以改善膜的性能。
       石墨烯材料目前已经在电气电子等领域得到了广泛应用，而MIT研究人员的研究成果有望为石墨烯在医疗、物质过滤和水净化等领域的应用打下基础。

 图 MIT石墨烯渗透膜的制备过程示意图

1）在铜箔上生长出的石墨烯被压在聚碳酸酯的基板上。
2）聚碳酸酯可从铜箔上剥离出石墨烯。
3）利用界面聚合技术，研究人员封闭填补石墨烯中的较大裂缝和缺陷。
4）使用氧等离子体刻蚀，在石墨烯中得到特定尺寸的孔。