作者安妮·斯塔克，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 艺术家对穿过水分子(红色和白色)并排斥离子(蓝色)的小直径碳纳米管的看法
小直径纳米管的高选择性可以实现先进的海水淡化技术
学分:A
诺伊，特
A
Pham，Y
李，Z
李，女
艾登(LLNL)
埃拉·马鲁工作室插图
膜分离已经成为人类生存的关键，没有比水净化更好的例子了
随着缺水现象变得越来越普遍，社区廉价水资源开始枯竭，他们需要从海水和微咸水资源中补充淡化水
劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员创造了碳纳米管(CNT)孔，这种孔在去除水中的盐方面非常有效，可以与商业脱盐膜相媲美
这些微小的毛孔只是0
直径8纳米(nm)
相比之下，人的头发直径为60，000纳米
这项研究出现在9月10日的封面上
18期《科学进展》杂志
反渗透是去除水中盐分的主要技术，它使用薄膜复合(TFC)膜将水与含盐原料流中的离子分离
然而，一些基本的性能问题仍然存在
例如，TFC膜受到渗透性-选择性权衡的限制，通常对一些离子和痕量微污染物的排斥不足，需要额外的纯化阶段，这增加了能量和成本
生物水通道，也称为水通道蛋白，为能够提高性能的结构提供了蓝图
它们有一个非常窄的内孔，可以将水挤压成单排结构，从而实现极高的水渗透性，通过每个孔的传输速率超过每秒10亿个水分子
“碳纳米管代表了一些最有前途的人工水通道支架结构，因为它们光滑的内表面上的水摩擦力很低，模拟了生物水通道，”LLNL化学家亚历克斯·诺伊(Alex Noy)说，他也是该报告的主要合著者之一
该团队开发了碳纳米管通道蛋白(碳纳米管)——碳纳米管的短片段，可自我插入仿生膜——形成模拟水通道蛋白通道功能和通道内单行水排列的人工水通道
研究人员随后测量了水和氯离子通过0
使用基于荧光的分析的直径为8纳米的碳纳米管
使用脂质膜中的碳纳米管孔的计算机模拟和实验证明了通过碳纳米管内部通道的增强流动和强离子排斥的机制
“这个过程使我们能够在狭窄的碳纳米管孔中确定水盐渗透选择性的准确值，”LLNL材料科学家和主要合著者团安·范说，他领导了这项研究的模拟工作
“原子模拟提供了进入CNTP通道的水的详细分子尺度视图，并支持活化能值
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