布朗大学 石墨烯片之间的通道是水平的，这对于像水过滤这样的应用来说不是很好
但是布朗大学的研究人员已经展示了一种翻转这些通道的方法，使它们相对于纸张垂直，这是一种理想的过滤方向
学分:赫特实验室/布朗大学 当像石墨烯这样的二维纳米材料片堆叠在一起时，它们之间会形成微小的缝隙，这些缝隙具有多种潜在用途
在发表在《自然通讯》杂志上的一项研究中，布朗大学的一组研究人员发现了一种定位这些间隙的方法，称为纳米通道，这种方法使它们在过滤水和其他纳米污染物液体时更加有用
“在过去的十年里，一个研究二维纳米材料空间的完整领域如雨后春笋般出现，”布朗大学工程学院教授、该项研究的合著者罗伯特·赫特说
“你可以在那里种植东西，你可以在那里储存东西，还有一个新兴的纳米流体领域，你可以利用这些通道过滤掉一些分子，同时让其他分子通过
" 然而，使用这些纳米通道进行过滤存在一个问题，这与这些通道的取向有关
就像由堆叠的纸张制成的笔记本一样，石墨烯堆叠在垂直方向上比其水平长度和宽度要薄
这意味着片材之间的通道同样是水平定向的
这对于过滤来说并不理想，因为液体必须经过相对较长的路程才能从通道的一端到达另一端
如果通道垂直于薄板的方向会更好
在这种情况下，液体只需要穿过堆的相对较薄的垂直高度，而不是更长的长度和宽度
但是赫特说，直到现在，还没有人想出一个好方法来制造垂直取向的石墨烯纳米通道
直到赫特实验室的前博士后研究员刘木春想出了一个新方法
刘的方法包括将石墨烯片堆叠在弹性基底上，将弹性基底置于张力之下将其拉伸
在片材被沉积之后，衬底上的张力被释放，这允许它收缩
当这种情况发生时，顶部的石墨烯集合会折成尖锐的峰和谷
“当你开始使石墨烯起皱时，你就使石墨烯片和通道倾斜出平面，”现在是麻省理工学院研究员的刘说
“如果你把它弄皱很多，通道最终会几乎垂直对齐
" 一旦通道接近垂直，组装体就被包裹在环氧树脂中，然后顶部和底部被修剪掉，这就打开了贯穿材料的通道
研究人员称这种组合为垂直排列的石墨烯薄膜
赫特说:“我们最终得到的是一层薄膜，上面有这些又短又窄的通道，只有非常小的分子才能通过。”
“例如，水可以通过，但有机污染物或一些金属离子太大，无法通过
所以你可以把它们过滤掉
" 概念验证测试表明，水蒸气可以很容易地通过挥发性有机化合物，而己烷——一种更大的有机分子——被过滤掉
研究人员计划继续开发这项技术，着眼于潜在的工业或家庭过滤应用
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