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當像石墨烯這樣的二維奈米材料層疊在一起時,這些材料之間會形成微小的縫隙,具有廣泛的潛在用途。現在,布朗大學的科學家們就利用石墨烯層疊層中的微小間隙,高效過濾汙染物,展示了一種很有前途的新型淨水技術。

事實上,石墨烯作為一種二維的碳片,厚度只有一個原子。其中之一就是作為一種水過濾工具的能力,這種材料能夠被製成膜,允許水分子透過,同時捕獲液體中的雜質。包括從海水中提取鹽,或清除人口稠密地區水源中的汙染物。

當這些石墨烯片疊在一起時,就會在它們之間形成可用於過濾的奈米通道。這意味著水可以進入煙囪,並透過材料縱向執行,汙染物過濾出來。布朗大學的研究小組認為,如果水可以垂直方向過濾,只需要穿過材料的厚度,而不是整個長度,那麼效率就會大大提高。

目前,布朗大學的研究小組正在研究如何改進這些型別的技術,並且正在研究如何以不同的方式操縱石墨烯片堆以產生更好的結果。

然而,在垂直方向上形成必要的奈米通道已經被證明是困難的。基於此,研究人員開發了一種解決方法。首先,將石墨烯片疊放在一個彈性襯底上,然後將其拉伸。在片材沉積之後,基板上的張力被釋放,從而使其收縮。當這種情況發生時,石墨烯聚集在頂部形成尖銳的峰谷。

研究人員表示,開始弄皺石墨烯的時候,就是在把薄片和通道傾斜出平面。如果石墨烯能夠皺到一定程度,將導致這些通道最終幾乎垂直排列。

一旦通道幾乎是垂直的,組裝物就會被環氧樹脂包裹起來,頂部和底部就會被修剪掉,這樣就可以開啟通道,一直穿過材料。研究人員將這些組裝體命名為VAGMEs(垂直排列的石墨烯膜)。

研究人員表示,最終將得到一種膜,膜上有很短很窄的通道,只有很小的分子才能透過。比如,水可以透過,但是有機汙染物或某些金屬離子會太大而無法透過。這項研究顯示出可發展的潛力,目前,研究人員已計劃繼續開發這項技術,並著眼於潛在的工業或家庭過濾應用。

其研究已發表在《自然通訊》雜誌上。

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