由于膜的選擇性取決于膜孔徑小于水合離子的孔徑，因此膜分離技術(shù)是由膜的滲透性-選擇性平衡規(guī)律決定的。我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)以前未知的機(jī)制，該機(jī)制在使用孔徑為2到4納米的旋轉(zhuǎn)納米多孔石墨烯膜時(shí)打破了滲透性-選擇性的權(quán)衡。結(jié)果表明，即使孔徑大于水合離子的孔徑，旋轉(zhuǎn)膜仍具有幾乎100%的脫鹽性，并且旋轉(zhuǎn)膜的液體/石墨烯界面處的表面滑移可實(shí)現(xiàn)同時(shí)的超選擇性和空前的高滲透性。本文提出了一種“時(shí)間選擇性”的新概念，將非常規(guī)選擇性歸因于離子通過(guò)孔的滲透時(shí)間與離子在孔中滑動(dòng)所需的旁路時(shí)間之間的時(shí)間差。新發(fā)現(xiàn)的時(shí)間選擇性克服了孔徑的限制，為高性能膜的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的理論。
Fig. 1. 大片MD脫鹽模型示意圖。
Fig. 2. GC角速度影響水通量和鹽分排泄。
Fig. 3. 剪切孔隙石墨烯模型中滑移速度引起的超高抗鹽性。
Fig. 4. 滑移引起的鹽排斥的軌跡分析。
Fig. 5. 孔隙率和孔徑對(duì)滲透率和選擇性的影響。
Fig. 6. 與其他最新型反滲透膜的滲透性和排鹽率比較。
相關(guān)研究成果于2020由加州大學(xué)Shaofan Li課題組，發(fā)表在Science Advances(DOI: 10.1126/sciadv.aba9471)上。原文：Surface slip on rotating graphene membrane enables the temporal selectivity that breaks the permeability-selectivity trade-off。
摘自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
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