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第282章 海水淡化技术已经有了?

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另外国内也有相关的研究成果。

那就是制作的石墨烯纳米筛和碳纳米管相结合的二元结构石墨烯薄膜,该薄膜兼具前者的选择性分离效率和后者的强度优势。

单原子层厚的纳米多孔二维材料具有最小的水传输阻力和最大的水渗透流量,是构建超薄高效海水淡化膜的理想材料。

然而,将超薄二维材料应用于实际海水淡化面临着两大难题。

首先是如何制备具有优异机械强度和柔性的大面积无裂缝的纳米孔二维薄膜。

其次是如何在薄膜内部引入高密度均一孔径分布的亚纳米孔,实现水分子的高效选择性通过和盐离子/有机分子的有效截留。

对于第一个难题,碳纳米管具有优异的机械性能,并且与石墨烯的结构类似,两者之间可以通过π-π键和范德华力相互作用。

由碳纳米管搭接形成的碳纳米管薄膜是一种多孔的网络结构的薄膜,不仅可以与石墨烯的结构完美匹配,也不会影响水渗透率。

因此,因此国内的研究机构想到将纳米孔石墨烯与碳纳米管结合来弥补前者的缺陷。

他们先在铜箔上生长出一层单层石墨烯,再在上面的一些区域覆盖相互连通的碳纳米管网络,将铜箔溶蚀掉之后就得到了一张碳纳米管支撑的石墨烯薄膜。

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。

“李院长,那研究院这边的海水淡化薄膜有什么问题?”蔡晋揉了揉太阳穴,有些不解。

李庆国说道:“并没有什么大问题,石墨烯和碳纳米管的复合薄膜,实现量产不是问题,我们的薄膜质量非常强。”

“可是,现在石墨烯和碳纳米管的产量不够。”

“我记得,石墨烯和碳纳米管的产量已经很高了才对,怎么会不够?”蔡晋有些不解。

石墨烯和碳纳米管的很多技术、生产工艺,可都是蔡晋搞出来的。

甚至他还扶持了企业,生产石墨烯和碳纳米管。

毕竟他可没有那个精力,去生产这方面的材料。

“蔡董,现在产量是很高,可是这很高的产量是相对的,产量很高,需要它的也很多,很多高精尖的,都需要它。”李庆国说道。

蔡晋都有些傻眼了。

竟然是产能跟不上需求,是那种供不应求的。

石墨烯,自从当初被发现的时候,就被誉为世界上最薄、嘴硬的材料,被誉为‘黑金’、‘新材料之王’。石墨烯的厚度可达头发丝的20万分之一,强度是钢的200倍。在之前,石墨烯一直被科学家们乘坐是21世纪最重要的新材料。

石墨烯不仅在电子产品、新能源电池、航空航天领域有着巨大作用,在医疗领域也被视为引发下一次医疗革命的关键。

石墨烯的应用前景不可估量,自然引得各个国家投入巨资进行研究、生产。

而在以前,中国已经蝉联多年石墨烯产量第一的宝座了,常年石墨烯产量占世界产量的50%以上。

这几年,因为蔡晋引发的蝴蝶效应,使得石墨烯产量大幅度提升。

就在去年,石墨烯产量超过了800万吨,超过之前的十倍。

可是这么大的产量,竟然还不够!

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