石墨烯纳米通道水输运突破:尺寸可控在0.34纳米

  次阅读 来源:互联网(转载协议) 2016-10-27 16:35 我要评论(0)

近日,中国科大中科院材料力学行为和设计重点实验室研究团队与诺贝尔物理学奖得主、英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆研究团队合作,在石墨烯纳米通道水输运方面取得重要研究进展。该成果已发表在《自然》上。

据介绍,科研人员利用石墨烯薄的特点提出了一种构筑纳米通道的新方法,把大小不同的石墨烯堆垛起来,形成纳米量级的毛细管道,尺寸可控在0.34纳米,是目前实验室内能制备的最小尺寸的纳米通道。在该通道中,水以一种近似无摩擦的状态高速运动,但该通道中的流动细节和机理用目前的实验手段难以表征和分析。

中国科大研究团队采用理论分析和分子模拟方法,研究了纳米通道中的水传输机理,发现分子尺度下固液界面作用将增大水传输的驱动力,从而大大提高了水的输运效率,使得纳米尺度下的流体输运表现出跟宏观尺度截然不同的尺寸效应。该研究揭示了固液界面相互作用对纳米流动行为具有决定性影响。

据中国科大特任副研究员王奉超介绍,该研究对新型纳米流体器件的设计和开发具有重要参考意义。基于该方法制备的纳米器件,有望进一步拓展石墨烯等二维材料在过滤、筛癣海水淡化和气体分离等方面的应用。

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