《自然》中科大在石墨烯纳米通道水输运研究取得突破

2026年02月05日 阅读量:52

元素百科科技大学在石墨烯纳米通道水运研究方面取得了突破。最近,中国科技大学材料力学行为设计重点实验室研究小组与诺贝尔物理学奖得主、曼彻斯特大学教授安德烈·海姆研究小组合作,在石墨烯纳米通道水运方面取得了重要的研究进展。这一结果已在自然界中发表。

石墨烯纳米通道新方法

据报道,研究人员利用石墨烯薄的特点,提出了一种建造纳米通道的新方法,堆放不同尺寸的石墨烯,形成纳米量级的毛细管,尺寸可控制在0.34纳米,是实验室可以制备的最小尺寸的纳米通道。在通道中,水以近似无摩擦的状态高速移动,但通道中的流动细节和机制难以用当前的实验手段进行表达和分析。

新型石墨烯纳米通道的传输机制

中国科技大学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制,发现固液界面在分子尺度下的作用会增加水传输的驱动力,从而大大提高水的运输效率,使纳米尺度下的流体运输表现出与宏观尺度完全不同的尺寸效应。研究表明,固液界面的相互作用对纳米流动行为有决定性的影响。

据中国科技大学副研究员王奉超介绍,该研究对新纳米流体设备的设计和开发具有重要的参考意义。基于该方法制备的纳米设备有望进一步扩大石墨烯等二维材料在过滤、筛选、海水淡化和气体分离方面的应用。

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