当前位置: 石墨 >> 石墨介绍 >> 科学家发现,有皱折的石墨烯是超有前途
石墨烯的强度和多功能性继续让我们眼花缭乱——一直有令人兴奋的新应用被发现,如今科学家发现了一种操纵奇妙材料的方法,从而可以更好地从水中过滤掉杂质。
以前已经研究了由碳原子组成的二维材料作为净化水的一种方法,但是这种新方法可能提供最有希望的方法。这完全归功于所谓的范德华间隙的开发:当二维纳米材料彼此层叠时,它们之间会出现微小的间隙。
这些纳米通道可以以多种方式使用,科学家现在正在探索,但是石墨烯的薄度会导致过滤问题:液体必须花很多时间沿着水平平面移动,而不是垂直平面,这移动得快得多。
为了解决这个问题,这项新研究背后的团队使用了一种弹性基底,将石墨烯层压缩成一系列微观的峰谷。这意味着液体可以沿谷峰的垂直方向向下移动,而不是沿水平方向穿越开阔的“平原”(当然都是纳米级的)。
“当您开始使石墨烯起皱时,您正在将薄片和通道倾斜到平面外。”麻省理工学院(MIT)的材料科学家刘慕春(MuchunLiu)说,“如果石墨烯被起皱很多,通道最终几乎会垂直对齐。”
为了完成该效果,在修整峰顶和谷底之前,将石墨烯和基底固定在环氧物质中。它使液体更快地通过石墨烯,同时仍可以进行过滤。
刘和她的同事将这种新材料命名为VAGMEs(垂直排列的石墨烯膜),并且进一步找到了可以使饮用水安全饮用的用途。
“我们最终得到的是一种膜,它们具有短而狭窄的通道,只有很小的分子才能通过。”布朗大学的化学工程师罗伯特·赫特(RobertHurt)说,“因此,例如,水可以通过,但是有机污染物或某些金属离子将太大而无法通过。因此,您可以将它们过滤掉。”
下一步将付诸实践,并制定出一个实用的过滤系统,但是理论上完全可行。该材料通过第一次测试,允许水蒸气流过,同时捕获了较大的己烷分子。
科学家们说,这些VAGME最终可以在工业或家庭过滤系统中找到用途——只是石墨烯在各种不同科学领域中使用的许多有前途的方式之一。
专家称,至于在超薄二维(2D)材料(例如石墨烯)之间运行的纳米通道,在这里也有很大的潜力。科学家越仔细地观察这些纳米材料,就会发现更多。
“在过去的十年中,涌现出来以研究二维纳米材料之间形成的这些空间科研领域。”赫特说,“您可以在其中种植东西,可以在其中存储东西,并且在纳米流体这个新兴领域,您正在使用这些通道过滤一些分子,同时让其他分子通过。”
该研究已经发表在《自然通讯》上。