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- 發布時間2018-07-02 10:06
- 發布人金(jin)彩(cai)集團
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曼徹斯特大學國家石墨(mo)烯(xi)研究所(suo)（NGI）的(de)研究人(ren)員已經(jing)實現(xian)了一(yi)個長期追求的(de)目標，即通過控制膜控制水的(de)流(liu)動，如(ru)《自(zi)然》（“通過氧化石墨(mo)烯(xi)膜的(de)電控制水滲透”）所(suo)報(bao)道的(de)那樣。
這是令人興(xing)奮的(de)和(he)適合石墨烯的(de)獨(du)特(te)性質的(de)膜功能開發最新進(jin)展。這項新的(de)研(yan)究(jiu)為(wei)開發智(zhi)能膜技術開辟了一條途徑，可(ke)以革新人工(gong)生物系統、組(zu)織(zhi)工(gong)程和(he)過濾技術領域。
石墨烯能夠在處理液體和氣體時形(xing)成(cheng)可調(diao)諧的(de)濾(lv)光器，甚至形(xing)成(cheng)完美的(de)屏障。新的(de)“智(zhi)能”膜(mo)是用廉價的(de)石墨烯（石墨烯氧化物）開(kai)發(fa)出(chu)來(lai)的(de)，它已經被(bei)證明可以通過使用電流(liu)精確控制水流(liu)。當需要時，膜(mo)甚至可以用來(lai)完全阻止(zhi)水通過。
該小組由Rahul Nair教授領導，在電絕緣氧化石墨烯膜中嵌入導電絲。通過這些納米絲的電流產生了一個大的電場，它電離水分子，從而控制通過膜中的石墨烯毛細管的水傳輸。
Nair教授說：“這項新的研究使我們能夠精確地控制水的滲透，從超快滲透到完全阻塞。我們的工作為進一步開發智能膜技術開辟了一條途徑。開發允許使用外部刺激對分子滲透進行精確和可逆控制的智能膜將對許多科學領域產生濃厚的興趣，從物理和化學到生命科學。”
控(kong)制(zhi)水(shui)是通過(guo)膜(mo)的(de)電控(kong)制(zhi)的(de)實(shi)現(xian)是一個階段性的(de)變化(hua)，因為它與幾(ji)個主(zhu)要的(de)刺激是電信號的(de)生物(wu)過(guo)程相似。控(kong)制(zhi)水(shui)運(yun)輸是腎水(shui)保、體溫調節和(he)(he)消(xiao)化(hua)的(de)關鍵。所報道的(de)通過(guo)石(shi)墨烯膜(mo)的(de)水(shui)傳輸的(de)電控(kong)制(zhi)因此(ci)在(zai)開(kai)發(fa)人造(zao)生物(wu)系統(tong)和(he)(he)用于(yu)各(ge)種應(ying)用的(de)先進(jin)納(na)米流體裝置方面(mian)開(kai)辟了(le)一個新的(de)維度(du)。
在此之(zhi)前，研究小組已經證(zheng)明，氧化石墨烯膜可(ke)以(yi)(yi)用(yong)作去除海(hai)水中鹽的篩，用(yong)于脫鹽替(ti)代品。去年，他們還表明，這種膜可(ke)以(yi)(yi)去除威士忌中的色素(su)，而不會(hui)影響(xiang)其(qi)其(qi)他性(xing)能。
在(zai)石墨烯基膜的突破性研究中，安(an)德(de)烈·海姆教授(shou)和Rahul Nair教授(shou)最近獲得了(le)蘇丹國王阿(a)卜杜勒阿(a)齊茲國際獎第八(ba)項獎。
長(chang)期以來，科學(xue)家一直試圖通過(guo)使用(yong)外部刺激來控(kong)(kong)制(zhi)水的(de)(de)(de)(de)流動，這是(shi)因為(wei)它對醫療保(bao)健和(he)相(xiang)關(guan)領域的(de)(de)(de)(de)重要性。目前，這種可調節膜僅(jin)限(xian)于對膜的(de)(de)(de)(de)潤濕(shi)和(he)受控(kong)(kong)離(li)子傳輸(shu)的(de)(de)(de)(de)調制(zhi)，而不限(xian)于水的(de)(de)(de)(de)受控(kong)(kong)質量(liang)流量(liang)。
本研(yan)究論文的(de)作(zuo)者(zhe)說(shuo)：“我們報(bao)道的(de)石墨烯智能膜技術不僅僅局限于(yu)控制水的(de)流動。相同的(de)膜可(ke)(ke)以(yi)(yi)用作(zuo)智能吸(xi)附劑或海綿。如果施加電流，即(ji)使在沙(sha)漠條件下，吸(xi)附在膜上的(de)水也可(ke)(ke)以(yi)(yi)保留(liu)在膜中。我們可(ke)(ke)以(yi)(yi)通(tong)過切(qie)斷電流來釋放(fang)水。”
這項工作(zuo)是與約克大(da)(da)學(xue)、沙(sha)希德-拉賈伊教師培訓大(da)(da)學(xue)、伊朗和比利時(shi)安特衛普大(da)(da)學(xue)的(de)科(ke)學(xue)家合作(zuo)完成的(de)。
石墨烯和相關(guan)(guan)的二維材料已(yi)經顯示出(chu)開發(fa)新(xin)的應(ying)用(yong)的前(qian)景(jing)，以(yi)及增強當(dang)前(qian)用(yong)于(yu)諸如電子、復合材料、傳(chuan)感器和生物醫學等領域的工藝。膜已(yi)經成(cheng)為脫鹽、氣體(ti)分離(li)和醫療保健的關(guan)(guan)鍵研究和發(fa)展主題。
曼徹斯(si)特大學目前正(zheng)(zheng)準備正(zheng)(zheng)式開放(fang)(fang)60萬英鎊的(de)石(shi)墨烯工程創新(xin)中心（GEIC），以補(bu)充現有(you)的(de)國(guo)家石(shi)墨烯研究(jiu)所（NGI）。GEIC將提供工業放(fang)(fang)大膜和中試規模的(de)測試能力。
