作者安妮·斯塔克，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 一种晶片级复合膜，由嵌入聚对二甲苯-氮聚合物基质中的垂直排列的单壁碳纳米管制成
荣誉:劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 基于膜的系统在脱盐、药物回收、净化和废物处理等应用中具有作为低能耗替代品的巨大潜力
劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家创造了迄今为止报道的最大的无缺陷膜，该膜充分利用了碳纳米管作为流动通道的独特的质量传输特性
这项工作最近在线发表在《高级科学》杂志上
化学上坚固的材料能够以高速率选择性地传输分子，这是开发先进的膜系统的关键，其性能优于最先进的产品
碳纳米管——比人类头发细50000多倍的全碳通道——属于这一类极具前景的膜构件
与传统的多孔材料不同，这些微小的通道允许异常快速的气体和液体流动，随着管道变得越来越小，速度会变得更快 为了从这些非凡的材料中获得最大的利益，最大化膜上开放碳纳米管的密度是至关重要的
LLNL的研究人员在4英寸的硅片上生长出高密度的单壁纳米管，并利用它们制造出具有大规模特殊传输特性的薄膜
“在不引起泄漏的情况下扩大碳纳米管膜的规模是一项不小的任务，”主要作者和LLNL博士后研究员梅林达·爵说
“我们严格控制和表征我们的膜，以确保它们在用于精确测量流量增强之前没有缺陷
" 在这些大面积膜中，导电纳米管的数量是以前的10倍
“通过使用高密度的碳纳米管作为传输路径，我们能够制造比理论预测的透水性高6200倍的膜，并且具有比具有相似孔径的市售膜大10倍的水流量，”领导该项目的LLNL科学家弗朗切斯科·福纳斯罗说
除了量化碳纳米管带来的传输增强，研究小组还研究了这些大面积碳纳米管膜的纳滤能力
“你可以想象使用这些膜来有效地分离高盐溶液，这样你就可以在浓缩更有价值的成分的同时去除盐，”朱说
由于污染导致的性能下降是膜技术广泛应用的主要障碍，而抵消其影响需要用苛刻的化学物质处理膜
碳纳米管和聚合物基质的坚固特性也导致了优异的化学稳定性，使得膜的清洗变得容易
“当膜变脏时，你可以用漂白剂清洗它，而不必担心降解，就像典型的聚合物膜一样，”爵说
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