美国MIT研发石墨烯渗透膜 比现有材料速度快10倍

日期:2017-07-01 人气: 编辑:jutan 来源:未知

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。

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。

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。