研究人员发明一种新的、更好的海水脱盐方式

领导这项研究的Yu Han说："水淡化膜应该同时表现出高水流量和高盐分排斥。碳纳米材料，如碳纳米管和石墨烯，预计可以满足这些要求，因为它们具有独特的表面化学特性，并倾向于堆积成直径小于一纳米的通道。然而，通道排列和堆叠的挑战阻碍了它们在膜中的大规模使用。"

KAUST的研究人员开发了一种膜（如上图），在正向和反向渗透配置中具有出色的水淡化性能。

"解决这些限制的一种方法是通过二维多孔碳质膜，它具有规则和均匀分布的亚纳米大小的分子传输通道，"第一作者、Han小组的博士后Jie Shen说。然而，这些膜通常是在溶液中合成的，这促进了无序的三维结构的随机生长，其微孔定义不清。

Yu Han、Vincent Tung、Ingo Pinnau和Lance Li（前KAUST研究员，现在隶属于香港大学）利用化学气相沉积技术，开发了一种有助于控制二维共轭聚合物框架生长为超薄碳膜的技术。

研究科学家Cai Yichen和团队现在正致力于改善该膜的防污性能、机械强度和长期化学稳定性，以备将来实际应用。

研究人员在作为催化剂的有机碱的存在下，将单体三乙炔苯沉积在原子平坦的单晶铜基底上。三乙炔苯带有三个反应性基团，作为额外单体的锚点。这些基团相互之间呈现120度角，产生了有组织的阵列式的明确的环状结构，堆积成亚纳米级的菱形疏水通道。

该膜在正向和反向渗透配置中显示出优异的水淡化性能，超过了含有碳纳米管和石墨烯等先进材料的膜。它还显示了对二价离子以及小型带电和中性分子的强烈排斥。

Shen Jie博士后是该论文的第一作者，该论文发表在《自然材料》上。

研究人员发现，水分子在膜内形成了一个三维网络，而不是像一维链一样沿着垂直三角通道在膜内移动。这解释了水在膜上的快速运输。Han说："这个出乎意料的结果显示，看似不连续的垂直通道实际上是由短的水平通道相互连接的，在预测的结构模型中很容易被忽略。"

该团队现在正致力于改善该膜的防污性能、机械强度和长期化学稳定性，以备将来实际应用。他们还在对其表面电荷特性和通道尺寸进行微调。"我们的最终目标是提供一个多功能的平台，以满足各种应用的需要，如离子筛分、单分子传感和神经接口，"Han说。