陈根：如果用万能材料石墨烯，实现高效净水？

文/陈根

当像石墨烯这样的二维纳米材料层叠在一起时，这些材料之间会形成微小的缝隙，具有广泛的潜在用途。现在，布朗大学的科学家们就利用石墨烯层叠层中的微小间隙，高效过滤污染物，展示了一种很有前途的新型净水技术。

事实上，石墨烯作为一种二维的碳片，厚度只有一个原子。其中之一就是作为一种水过滤工具的能力，这种材料能够被制成膜，允许水分子通过，同时捕获液体中的杂质。包括从海水中提取盐，或清除人口稠密地区水源中的污染物。

当这些石墨烯片叠在一起时，就会在它们之间形成可用于过滤的纳米通道。这意味着水可以进入烟囱，并通过材料纵向运行，污染物过滤出来。布朗大学的研究小组认为，如果水可以垂直方向过滤，只需要穿过材料的厚度，而不是整个长度，那么效率就会大大提高。

目前，布朗大学的研究小组正在研究如何改进这些类型的技术，并且正在研究如何以不同的方式操纵石墨烯片堆以产生更好的结果。

然而，在垂直方向上形成必要的纳米通道已经被证明是困难的。基于此，研究人员开发了一种解决方法。首先，将石墨烯片叠放在一个弹性衬底上，然后将其拉伸。在片材沉积之后，基板上的张力被释放，从而使其收缩。当这种情况发生时，石墨烯聚集在顶部形成尖锐的峰谷。

研究人员表示，开始弄皱石墨烯的时候，就是在把薄片和通道倾斜出平面。如果石墨烯能够皱到一定程度，将导致这些通道最终几乎垂直排列。

一旦通道几乎是垂直的，组装物就会被环氧树脂包裹起来，顶部和底部就会被修剪掉，这样就可以打开通道，一直穿过材料。研究人员将这些组装体命名为VAGMEs（垂直排列的石墨烯膜）。

研究人员表示，最终将得到一种膜，膜上有很短很窄的通道，只有很小的分子才能通过。比如，水可以通过，但是有机污染物或某些金属离子会太大而无法通过。这项研究显示出可发展的潜力，目前，研究人员已计划继续开发这项技术，并着眼于潜在的工业或家庭过滤应用。

其研究已发表在《自然通讯》杂志上。