中國科學技術(shù)大學教授吳恒安、博士王奉超與諾貝爾物理學獎得主、英國曼徹斯特大學安德烈·海姆教授課題組合作，近期在石墨烯材料研究方面取得突破，有望實現(xiàn)海水的迅速淡化與凈化。
石墨烯以獨特的力學和電學特性被稱為“神奇材料”，但其與水的相互作用卻讓人困惑：石墨烯表面排斥水，但浸入到水中的石墨烯薄膜毛細通道卻允許水快速滲透。
中國科技大學近代力學系教授吳恒安與英國曼徹斯特大學學者長期合作研究，最新發(fā)現(xiàn)表明，水環(huán)境中的氧化石墨烯薄膜與水相互作用后，會形成約0.9納米寬的毛細通道，允許直徑更小的離子或分子快速通過，而直徑大于0.9納米的離子被完全阻隔。也就是說，氧化石墨烯薄膜具有“快速精密篩選離子”的性能。
吳恒安教授課題組采用理論分析和分子模擬方法，研究了石墨烯納米通道快速過濾離子的機理。他們的計算機模擬研究表明，石墨烯與離子之間的相互作用使離子在納米通道中聚集，從而促進了離子的快速擴散。這一發(fā)現(xiàn)合理解釋了實驗結(jié)果，也被稱為“離子海綿效應(yīng)”。
專家稱，如果通過機械手段進一步壓縮薄膜中的毛細通道尺寸，將能高效率地過濾海水中的鹽分。這意味著制造一個幾分鐘內(nèi)可將一杯海水淡化成飲用水的過濾裝置，有望成為現(xiàn)實。
日前，國際權(quán)威學術(shù)期刊《科學》刊登了這項研究成果，并展望評述認為，氧化石墨烯薄膜在眾多分離應(yīng)用中具有重要意義，比如在海水淡化與凈化、傳感技術(shù)以及能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。
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