为取得高密度均一孔径分布的亚纳米孔,他🗏🚩们在石墨烯表面生长了一层均一孔径分布的介孔氧化硅(平均孔径2纳米)作为掩模板,用氧等离子体刻蚀去掉介孔氧化硅孔径内的石墨烯。
氧等离子🂽🔍体刻蚀时间越长,刻蚀掉的石墨烯越多,石墨烯的孔径也就越大。
这样就可以通过调控氧等离子体🉀刻蚀的时间来调控石墨烯纳米筛的孔径。当刻蚀时间控制在10秒时,孔径为0.63纳米,可以有效允许直径0.32纳米的水分子通过并阻🌰🂳挡直径0.7纳米的盐离子。
这种薄膜可以不经聚合物支撑悬空、弯曲、拉张而🈫🁏🄶不产生明显裂缝。
测试和计算结果显示,新的薄膜能承受380.6mpa应力,杨氏模量达到9.7gpa,这3倍于碳纳米管薄膜,相当于纳米孔石墨烯薄膜2.4倍的🔗拉🚩🖁伸刚度和10000倍的弯曲刚度。
于是,他们做出了一张又大又强韧的💲🕶石墨烯介孔薄膜。
那么它的过滤性能又如何呢?
在10秒之💓👞内,刻蚀的石墨烯纳米筛/碳纳米管薄膜渗透率可以达到20.6升每平米每小时每大气压。
24小时渗透☗之后盐离子截留率大于97%。
相对商用的三乙酸纤维素淡化膜,👱新型石墨烯纳米筛/碳纳米管薄膜的水渗透率提高了100倍,抗污染能力更强🛴♂。
而且由于不受内部浓差极化效应制约,薄膜在高浓度盐环境下仍然可以保持较高的水渗透🏄🗠率。
国内研究机构制成的新型石墨烯纳👱米筛/碳纳米管薄膜不需🁶要聚合物支撑就结实耐用,并兼具多种渗透效率优点。
当然这种海水淡化技术,也不是没有问题的,那就是难以量产,若解决🞼🙟量产问题,🞽🙨就可以大规模👓🈛应用。
黄豪杰在盯上石墨烯海水淡化技术的时候,就将🆍这个国内研究团队挖了过来。
“袁博士,你们的海水淡化♅🆃薄🅶🖜膜还👱有什么问题吗?”
听到黄豪杰的话,袁全笑着回道:
“并没有什么大问题,⚋🏴🞔石墨烯和碳纳米管的复合🆍薄膜,在原子操纵技术的帮助下,目前已经实现初步量产了,而且我们的薄膜质量👴🍁🅇非常强。”
她对🅔于黄豪杰这个人真的非常佩服,原子操纵技术绝对是一个革命性的技术。
如果她之前的团队,研发的石墨烯碳纳米管复合薄🈫🁏🄶膜,每平方米的海水淡化效率是1;那么使用原子操😚纵技术制作的石墨烯碳纳米薄膜,每平方米的海水淡化效率就是10。
之所以🅮出现这样大的🙩差距,那是因为用原子操纵技术制作的石墨烯碳纳米管复合薄膜,是没有缺陷存在的。
这种新型薄膜尽管也是石墨烯碳纳米管复合薄膜🆍,但是强度却强大了将近十倍,强度的提升,带来可以加大气🔩🃏🖴压来迫使海水加快淡化。