东京大学
降低能源和财务成本，以及提高海水淡化的简单性，可以帮助世界各地难以获得安全饮用水的社区
信用:2022伊藤等人
水资源短缺是世界上一个日益严重的问题
海水淡化是一种生产饮用水的成熟方法，但伴随着巨大的能源成本
研究人员首次使用氟基纳米结构成功过滤水中的盐分
与目前的脱盐方法相比，这些含氟纳米通道工作更快，需要的压力和能量更少，是一种更有效的过滤器
如果你曾经用过特氟隆涂层的不粘煎锅，那么你可能会看到湿的配料很容易在上面滑动
这是因为聚四氟乙烯的主要成分是氟，这是一种天然防水或疏水的轻质元素
特氟隆也可以用来给管道加衬，以提高水流速度
这种行为引起了东京大学化学和生物技术系副教授Yoshimitsu Itoh及其团队的注意
这激发了他们去探索由氟制成的管道或通道如何在一个非常不同的尺度上运作，即纳米尺度
“我们很想知道含氟纳米通道在选择性过滤不同化合物，特别是水和盐方面的有效性
而且，在运行了一些复杂的计算机模拟后，我们认为值得花时间和精力来创建一个工作样本，”Itoh说
“目前有两种主要的海水淡化方法:热法，利用热量蒸发海水，使其凝结成纯水；或者反渗透法，利用压力迫使水通过一层阻挡盐分的膜
这两种方法都需要大量的能量，但是我们的测试表明氟纳米通道只需要很少的能量，而且还有其他的好处
" 该团队通过化学合成纳米级氟环创建了测试过滤膜，这些氟环被堆叠并嵌入在其他不可渗透的脂质层中，类似于构成细胞壁的有机分子
他们创造了几个纳米环在1到2纳米之间的测试样品
作为参考，一根人类的头发差不多有10万纳米宽
为了测试他们的膜的有效性，Itoh和团队测量了测试膜两侧氯离子的存在，氯离子是盐的主要成分之一，另一种是钠
“直接看到结果非常令人兴奋
伊藤说:“我们的测试通道中较小的通道可以很好地阻挡进入的盐分子，较大的通道也比其他脱盐技术甚至尖端的碳纳米管过滤器有所改进。”
“真正让我吃惊的是这个过程发生得如此之快
我们的样品比典型的工业设备快几千倍，比基于碳纳米管的实验性脱盐设备快2400倍
" 由于氟是负电性的，它排斥负离子，如盐中的氯
但这种消极的额外好处是，它也分解了所谓的水团，本质上是松散结合的水分子群，因此它们可以更快地通过通道
该团队的氟基海水淡化膜更有效，更快，需要更少的能源来运行，并且非常简单易用，所以有什么问题吗？ “目前，我们合成材料的方式本身就比较耗能；然而，这是我们希望在未来的研究中改进的地方
而且，考虑到膜的使用寿命和较低的运行成本，总的能源成本将比目前的方法低得多。”
“我们希望采取的其他措施当然是扩大规模
我们的测试样本是单个纳米通道，但在其他专家的帮助下，我们希望在几年内制造出直径约1米的薄膜
在关注制造业的同时，我们也在探索类似的膜是否可以用来减少二氧化碳或其他工业排放的不良废物
" 研究结果发表在《科学》杂志上
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