作者安娜·博伊尔，卡内基梅隆大学机械工程系 导电金属有机框架是一种新型的海水淡化膜
学分:卡内基梅隆大学阿米尔·巴拉蒂·法里马尼 缺水是全世界的一个主要问题
“它影响每一个大陆，”卡内基梅隆大学机械工程助理教授阿米尔·巴拉蒂·法里马尼说
“每年至少有一个月，40亿人生活在严重缺水的条件下
5亿人常年生活在严重缺水的环境中
" 然而，即使人们在无法获得安全饮用水的情况下挣扎，他们的门外仍有大量不可饮用的水
“世界表面的71%被海水覆盖，”巴拉蒂·法里马尼说
“所以这是一个非常有趣的矛盾
" 为了解决这个问题，巴拉蒂·法里马尼把他的研究重点放在了海水淡化上
这是咸海水转化为淡水的过程
淡化水的方法有很多，但最有效的方法之一是膜脱盐
在这种方法中，水被推过一层带有小孔的薄膜
水通过孔隙流动，但盐离子不能，只留下淡水在另一边
在他的最新研究中，巴拉蒂·法里马尼探索了一种新型膜的潜力，这种膜被称为金属有机框架
“这些膜由金属中心和有机化合物组成，”巴拉蒂·法里马尼说
有机化合物和金属以五边形图案连接，在中心留下一个孔作为孔隙
“如果你看它们，它们就像一个蜂巢，”巴拉蒂·法里马尼补充道
框架更有效有几个原因
首先，它非常薄
它只有几个原子厚，这意味着水分子穿过孔隙时摩擦很小
此外，孔的位置有助于渗透
巴拉蒂·法里马尼说:“当你没有相邻的孔时，分子壁会产生巨大的压力。”
这使得脱盐过程效率较低
为了理解为什么，想象一下将水倒入漏斗
水通过末端的洞移动得更慢，因为它被推到墙上，被迫通过一个小空间
另一方面，多孔膜具有多个相邻的孔
“墙那边没有压力，”巴拉蒂·法里马尼说
“这让它们有机会更容易地穿过毛孔
“想象一下，这一次通过过滤器倒水——它移动得更快，因为它有多个出口可以通过
最后，财政部比其他材料具有更高的结构完整性
在大多数材料中，科学家必须钻微小的孔来产生所需的孔隙，这限制了单位表面积可以产生的数量
“如果你想制造很多孔，石墨烯或二硫化钼不能做到这一点，”巴拉蒂·法里马尼说
“从结构上来说，他们承受不了压力
" 但是由于它的蜂窝状结构，多孔膜本质上是多孔的
这使得孔与表面积的比率更高
这也节省了时间和精力，因为毛孔不需要钻，甚至不需要调整大小
多孔膜和其他典型膜的区别是显而易见的，无论是水通过的速度还是被排斥的离子数量
这只是看一些小孔的模拟
一个海水淡化厂可以有数十亿个小孔，成倍地提高其效率
“在大规模的行动中，这将是巨大的，”巴拉蒂·法里马尼说
“即使效率略有提高，也意味着巨大的飞跃
" 巴拉蒂·法里马尼关于他的研究的文章发表在《纳米快报》上，这是一份由美国化学学会出版的同行评议的科学月刊
它增加了一个关于海水淡化的话题，代表着该领域向前迈出的重要一步
除了学术界，巴拉蒂·法里马尼希望他的研究能对人们的生活产生影响
“我们需要为许多弱势群体提供淡水，比如在非洲或其他地方，”他说
“基本上这就是我们的使命——让它变得如此节能，以至于我们到处都可以进行海水淡化
"
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