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中英学者制备出石墨烯“最小通道” 显著提升纳米尺度水输运效率

2016-11-09 /  行业动态

来源: 新华社

新华社合肥10月25日电(记者徐海涛)记者从中国科学技术大学获悉,该校材料力学研究团队与诺贝尔物理学奖得主、英国曼彻斯特大学安德烈·海姆教授团队合作,近期实验制备出最小尺寸的石墨烯通道,可以显著提升纳米尺度下水的输运效率,为设计用于海水淡化、气体分离、人体仿生的新型纳米流体器件提供了技术基础。

石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体,它不仅是一种最薄的材料,而且表面十分光滑。利用石墨烯的这一特点,研究人员提出一种构筑纳米通道的新方法,把大小不同的石墨烯堆垛起来,形成尺寸在纳米量级的毛细管道。这种超微小的毛细管道的尺寸调整精度可控制在0.34纳米,是迄今为止实验室内能制备的最小尺寸的纳米通道。

据了解,纳米尺度下的物质输运是当今理论和实验研究的焦点之一。中科大材料力学行为和设计重点实验室研究团队采用理论分析和分子模拟方法,研究了纳米通道中的水传输机理,发现分子尺度下固液界面作用将增大水传输的驱动力,从而大大提高了水的输运效率。

日前,国际权威学术期刊《自然》发表了该成果。论文的共同通讯作者、中科大特任副研究员王奉超介绍,该研究不仅对纳米尺度下流体输运机理的理解和认知产生重大影响,而且对新型纳米流体器件的设计和开发具有重要参考意义,有望拓展石墨烯等二维材料在海水淡化和气体分离等方面的应用。

“人的生命体中有不少纳米尺寸的通道,如果能开发出仿生器件,将具有重大的医疗意义,这是我们当前的研究方向之一。”王奉超说。

 


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